浅谈装甲材料的种类与发展

浅谈装甲材料的种类与发展装甲防护问题，自从坦克的诞生之日起，就是技术人员研究的永恒话题。坦克的装甲，是为了在作战时尽可能大的为车辆提供装甲保护，以保障其战场生存能力和战斗人员生命安全。过去，所有的战车都采用装甲钢板时，装甲材料对于专业人员来说可能不是太大的问题。但是近几十年来，随着有色金属材料和其他复合材料的应用。装甲材料的种类和功能有了极大的延伸。以下是我查阅资料后作出的一点自己的归纳和总结。从金属材料的角度讲，坦克装甲材料主要分为以下几种：一、铝装甲。由于铝的硬度和强度要小。所以此种装甲主要用于轻型装甲车辆。轻型战车用装甲一般用来防御小口径弹片和弹丸。铝制装甲的材料一般为铝镁锰合金，其对比与同体积的轧制均质装甲钢来说，最大的优点在于密度小，重量轻。高标号的7XXX系航空铝合金抗弹能达到RHA（匀轧制装甲钢）的50％，低标号的5XXX系铝合金也能达到RHA的40%左右，比重却只有钢的1/3多一点。现代新型的步战基本都是铝合金或者至少部分铝合金的，比如M2/3、武士、BMP-3都是如此，相比于老式的钢装甲步兵战车，如BMP-1/2之类，防御强了不少。但是，需要指出的是：铝合金作装甲也有缺点，一是高标号的航空铝合金造价不斐，也很难加工成大厚度，限制了高标号铝合金的应用，导致大厚度装甲用的基本是5XXX系低标号铝合金；二是铝合金易燃，容易被贫铀弹或者穿燃弹（AP-T）这样的东西引燃。至于铝合金为什么不在坦克复合装甲面板上应用，是因为坦克面板基本都是HHA（硬化装甲），抗弹性能比起RHA大约要强化20-30%左右，以M1的HY120为例，抗弹约是4340RHA的120%左右，这样即便是高标号的7XXX系抗弹也只相当于其的41%左右，重量优势已经不明显了，而且坦克装甲面板很厚，要达到同样抗弹，那么起码要接近300mm的7XXX系铝合金面板，相当难加工而且昂贵；如果用5083之类的低标号型号，那么就要更厚的装甲，那么连铝合金最大的防御/重量优势都没有了。二、钢板类装甲由于钢本身机械性能的优越性，使得钢板类装甲在坦克的装甲的应用上可以追溯的第一次世界大战期间。当时英国的第一辆坦克就是采用的高硬度钢最为其装甲材料的。然而实际上，高硬度钢知识钢板类装甲里的一种，由于其他原因，这种装甲在一战不久就被废弃了。知道六十年代后，才被某些轻装战斗车辆重新采用。事实上，钢板类装甲可以细分为：1.匀压制钢板：匀轧制钢(RHA，又被称作‘ArmorSteel’装甲钢)一般特指RC27钢板(4340钢)匀轧制钢的硬度在250到390BHN之间，铸造或轧制的厚装甲通常用它制造。评价一种材料防御性能时通常与匀轧制钢相比较。2.准高硬度钢(SHS：SemiHardnessSteel)硬度在400到450BHN之间。准高硬度钢的焊接比较困难，一般被用在复合装甲的模块层次中(例如挑战者2的乔巴母主模块)以数十毫米的厚度分块焊接上去。3.高硬度钢(HHS：HighHardnessSteel)硬度在500到600BHN之间。高硬度钢的焊接非常困难，通常轧制成许多薄的板块，然后与其它硬度的钢板重叠再用螺钉固定到主装甲板上。莱克莱尔坦克和豹2都使用了此类的设计，重叠250BHN、430BHN和515BHN三种硬度的钢板。4.特种钢材：一般用计算与同等装甲的厚度比例关系。a)T72系列出口型~270BHN：防御效能比例90%~92%b)俄国高镍铸造钢~390BHN：防御效能比例112%~118%c)M1系列HY120钢350BHN：防御效能比例114%d)准高硬度钢~450BHN：防御效能比例120%~125%e)高硬度钢~600BHN：防御效能比例130%~134%f)北约多种硬度重叠模块：防御效能比例150%~160%由于分类较多，作者水平限制，在此不做过多介绍。三、陶瓷装甲（特种装甲）随着新技术的不断发展，高性能的陶瓷材料已经成为现代复合装甲的重要材料之一。个人认为特种装甲，特别是陶瓷材料是以后装甲材料发展的一个热门方向。陶瓷能成为现代坦克装甲车辆复合装甲的重要材料，是因为它是一种轻质防弹材料。在弹丸威力相同的情况下,采用装甲陶瓷制造的复合装甲肯定比钢装轻。而且装甲陶瓷的质量有效系数明显高于钢材料的质量有效系数。也就是说,利用陶瓷材料的密度效应、吸能效应、磨损效应等性可明显地提高坦克装甲车辆的防护能力。一般来说,陶瓷材料金属材料硬度大、密度小。但是其承受的拉伸能力较小,这意味着装甲陶瓷不能承受大的弯曲应力,所以在使用时需为其配备韧性背板。按照陶瓷种类的不同，可分为：氧化铝陶瓷是使用最早也是最广泛的陶瓷，又叫铝矾土陶瓷。由美国库尔斯陶瓷公司、法国德马尔凯公司等生产。其产品从85%普通氧化铝陶瓷到99.5%的高性能氧化铝陶瓷不等。碳化硅陶瓷由美国塞尔康姆公司生产，该陶瓷成本较高。目前尚未大规模应用。碳化硼陶瓷美国塞拉戴恩公司生产，是世界上公认的效费比最好的防护材料，但由于其造价特别昂贵，常用于直升机。坦克上应用较少。下面是我从网上收集的一些陶瓷装甲的材料。陶瓷金属比例陶瓷/金属种类1:31:13:1Pyrex/RHA0.580.870.89Pyrex是一种玻璃装物质，T-72A一类坦克装甲使用Pyrex/钨1.061.121.16钨、DU一类重金属设置在陶瓷板下可以大幅度提高抵抗能力AIN/RHA0.961.060.97AluminumNitrideCeramicAD-85/RHA0.960.990.89AD-85是指含85%氧化铝的陶瓷AD-97/RHA1.01.030.96同上，AD-97则是指氧化铝含量为97%的陶瓷AD-99/SHS1.081.15采用高硬度钢材基甲可以稍微提高陶瓷装甲的防御能力SiC/RHA0.961.021.02炭硅化合物，为东欧一些装甲所采用，比如南联的M84B4C/RHA0.930.910.87T64B和其它一些俄制坦克装甲中采用相似材料UO2-87/RHA1.041.62.0陶瓷性二氧化铀模块，含87%二氧化铀UO2-100/RHA1.221.82.34高纯度二氧化铀陶瓷模块最后，在当代科学技术日新月异的条件下，在借鉴前人，学习先哲的基础上，装甲材料的发展还有很多的技术等待我们自己去发现和探索。由于我的水平限制，以上就是我对装甲材料的一点个人感想，不足之处，恳请老师批评指正。