镁合金轻量化：镁合金及其在武器装备中的应用前景

        镁合金早在航空和航天领域就开始广泛应用，而且在兵器领域也得到了一定程度的应用。据了解，最早将镁合金用于军事工业的记录可以追溯到1916年，当时它被用来制造77mm炮弹的引线。然而，由于一些发达国家面临资源限制的原因，对于在兵器上使用镁合金的应用一直持谨慎态度。下面是一些关于镁合金在兵器领域应用的相关实例：

在火炮及弹药中的应用

        法国AMX-30坦克是法国装甲部队的主要装备之一，在二战后成为法国生产数量最多的坦克之一。该坦克搭载的CN105F1型105mm线膛炮，其身管热护套采用了镁合金材料。这一设计选择能够提供良好的热传导性能，有效地降低了身管温度，提高了火炮的使用寿命。另外，英军的大口径120mm BATL6 Wombat无后座力反坦克炮也采用了镁合金。通过使用镁合金材料，炮身的重量得到了显著减轻，结合配备的M8 0.5英寸步枪，使得整个系统的总重量仅为308公斤。这样的轻量化设计使得武器更加便携，并且有助于提高作战效率。

在轻武器中的应用

        美国制造的一种Racegun采用了镁和钛合金来制造扳机等零件，这使得其重量减轻了45%，同时击发时间也减少了66%。这种轻合金的应用可以使战斗用手枪更加轻便且反应更迅速。美国正在研制一种新型的单兵作战系统（OICW），该系统具备全面的功能，并且许多零件都采用了轻合金材料。目前，该系统的重量为8.172千克，但军方仍希望进一步减重1.8千克以上，以提高携带和操作的便利性。俄罗斯生产的POSP6×12枪所使用的变焦距观测镜壳体采用了镁合金，这种设计可以有效地减轻枪支的重量。法国的WK50式反坦克枪榴弹应用了镁合金，这使得整个弹头的重量仅为800克。镁合金的轻量化特性对于减轻榴弹负载对士兵的负担非常有益。这些例子都展示了镁合金在兵器领域的应用，通过使用轻合金材料，可以减轻武器系统的重量并提升性能。需要注意的是，兵器领域的技术和设计在不断发展和改进，以上信息可能仅代表一定时间段内的情况，具体细节可能有所变化。在战车中的应用

美军装备的M274A1型军用吉普车采用了镁合金车身及桥壳，大大减轻了重量，具有良好的机动性及越野性能，4个士兵可以抬起来。有的改型还装上无后座力炮，成了最袖珍的自行火炮。美国水陆两栖突击车AAAV采用WE43A镁合金制造动力传送舱。

在战斗机中的应用

        从镁合金应用历史上看，在二战期间，大量的镁合金应用在战机上。比如图示的T-38战斗机使用了292.11kg的镁合金，60%的镁合金板材，43%的铸造镁合金。

        波音开发的美国 B-52（1952年开始交付）远程战略轰炸机（第一代：长48.5m，翼展46.4米，高度12.4米，空重83, 250kg），可执行核轰炸和常规轰炸任务，采用了1,600kg的镁合金。B-52一共制造744台，其中美国现役B-52H仍然使用635kg镁合金板材，200kg铸件，不过使用部位集中在起落架，操纵系统等非承力或次承力件中。预计最后一架B-52将于2040年前后退役，届时服役年限将达到100年。

镁合金在兵器装备中的应用前景

        质量是影响兵器装备实现战场快速反应能力的主要因素之一，所以，现代高技术战争对兵器装备的质量指标提出了极为苛刻的要求。发达国家无一不投入巨资，研究轻质结构材料以及与之配套的先进制造技术，以期减轻兵器装备质量，提高兵器装备的机动性，增加携弹量和野战辅助系统用量，提高兵器及士兵战场生存和作战能力。镁合金由于上诉一系列优点，成为了兵器轻量化的理想材料。

        从兵器零件的使用特点和性能要求分析，枪械武器、装甲车辆、导弹、火炮、弹药、光电仪器、武器用计算机及军用器材中有较大数量的铝合金零件和工程塑料件，根据目前镁合金材料的性能和使用特点，改用镁合金材料制造相关零件，在技术上是可行的，并且有如下的发展趋势。

（1）采用镁合金及镁基复合材料替代武器装备的中、低强度要求的铝合金零件和部分黑色金属零件，实现武器装备轻量化，主要产品有：

        ①枪械武器：机匣、弹匣、枪托体、下机匣、提把、前护手、弹托板、瞄具座等。

        ②装甲车辆：坦克坐椅骨架、机长镜、炮长镜、变速箱箱体、发动机滤座、进出水管、空气分配器座、机油泵壳体、水泵壳体、机油热交换器、机油滤清器壳体、气门室罩、呼吸器等。

        ③导弹：导弹舱体、舵体本体、仪表舱体、舵架、飞行翼片等。

        ④火炮及弹药：供弹箱、牵引器、脚踏板、炮长镜、轮毂、引信体、风帽、火药筒等。

        ⑤光电产品：镜头壳体、红外成像仪壳体、底座等。

        ⑥计算机及通信器材：军用计算机、通讯器材箱体、壳体、板类等零件。

（2）替代工程塑料，解决零件老化、变形和变色的问题。目前，轻武器、光电及通讯器材产品、战车仪表盘等采用工程塑料制造。工程塑料尤其是纤维增强塑料的比强度最高，但弹性模量小，比刚度远小于镁合金，且难以回收，环境适应性差，易磨损和老化变形、变色，既影响兵器战术性能，又影响兵器外观。该类零件采用镁合金及镁基复合材料可以从根本上克服工程塑料的这些缺陷。主要产品有：

        ①枪械武器：塑料弹匣、护盖体、附件筒、前护手等。

        ②光电产品：镜头塑料壳体、瞄具塑料壳体、夜视仪塑料壳体等。

        ③军用器材：各种仪表盘、通讯器材箱体、壳体零件、军用头盔等。

（3）导弹及其他飞行器零部件的镁合金化。过去镁合金在导弹上的应用较少，只在照明弹中使用镁粉。近年来镁合金用于战术防空导弹的支座舱段与副翼蒙皮、壁板、加强框、舵面、隔框等零件，材料为MB2、MB3、MB8变形镁合金。卫星上采用ZM5镁合金制作井字梁与相机架，以及各种仪器支架和壳体等。我国1995年-2000年期间，为了减少脱壳动能穿甲弹重量，开展了高比强镁合金弹托材料的研究。为满足导弹、火箭减重及高精度零件（如导弹控制系统）对材料高尺寸稳定性的需求，发展高强度、高刚度、低膨胀系数镁基复合材料是重要途径之一。随着镁合金研究的深入及材料性能的提高，镁合金在兵器装备中的应用会越来越多。

结语

        镁合金作为一种新型绿色环保结构材料，在实现产品轻量化技术方面具有重要的作用。西方工业发达国家已将镁合金作为战略物资进行研究和开发，并对相关材料和制造技术实行严格保密。然而，尽管中国是全球镁资源最丰富的国家，可利用的镁资源占世界贮量的70%，但我国在镁产品和镁合金加工技术方面仍存在较低水平的情况。目前，我国的镁产业往往以牺牲资源和环境为代价，主要是原料出口型产业。因此，开展兵器用镁合金材料及镁合金零件的研发并争取形成具有自主知识产权的镁合金在兵器上的应用集成技术，具有重要意义。这一举措可以加快和推动国防工业科技技术的进步，使我国武器研制和生产能够达到国外同等先进技术水平。同时，该技术的发展也将为镁合金在民用领域的应用提供先进的制造技术，拓宽镁合金的应用领域，实现军民两用的互动，促进镁合金产业的发展。将我国丰富的镁资源转化为镁技术优势和产业优势对于我国具有重大的战略意义。这种转变不仅可以推动国防工业的发展，还可以为其他领域的镁合金应用提供支持，促进我国的科技进步和经济发展。