董瀚教授團隊科研成果在2022年第十四屆中國國際航空航天博覽會主場館展示

　　黨的二十大報告指出，如期實現(xiàn)建軍一百年奮斗目標，加快把人民軍隊建成世界一流軍隊，是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的戰(zhàn)略要求。必須貫徹新時代黨的強軍思想，貫徹新時代軍事戰(zhàn)略方針，堅持黨對人民軍隊的絕對領(lǐng)導(dǎo)，堅持政治建軍、改革強軍、科技強軍、人才強軍、依法治軍，加快軍事理論現(xiàn)代化、軍隊組織形態(tài)現(xiàn)代化、軍事人員現(xiàn)代化、武器裝備現(xiàn)代化，提高捍衛(wèi)國家主權(quán)、安全、發(fā)展利益戰(zhàn)略能力，有效履行新時代人民軍隊使命任務(wù)。

　　11月8日—13日，2022年第十四屆中國國際航空航天博覽會在珠海拉開帷幕。由上海大學(xué)、上海大學(xué)（浙江）高端裝備基礎(chǔ)件材料研究院、河北龍鳳山鑄業(yè)有限公司、中國冶金報社、冶金工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展研究中心等多家單位組成的披堅執(zhí)銳新材料團隊，薈聚了國內(nèi)優(yōu)勢科研力量和產(chǎn)業(yè)資源，構(gòu)建了一支產(chǎn)學(xué)研用媒一體化的新材料團隊。團隊在國防裝備用材料技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用方面取得了階段性的成果，防護材料在戰(zhàn)爭中始終發(fā)揮著關(guān)鍵作用，高的防護能力和低的面密度一直是裝甲防護材料追求的目標。我國在現(xiàn)有防護材料性能的極限化和新材料的研發(fā)方面持續(xù)投入和創(chuàng)新，取得了諸多成果。一代材料一代裝備，武器裝備影響著戰(zhàn)爭形態(tài)的演變，材料是武器裝備發(fā)展的基石。圍繞著矛與盾，材料始終在不斷發(fā)展。披堅執(zhí)銳新材料團隊致力于國防科技，為落實“國防科技和武器裝備重大工程”目標任務(wù)而奮斗。團隊以基礎(chǔ)原材料為支撐，在輕型戰(zhàn)術(shù)車輛模塊化車體、未來戰(zhàn)士、軍用防彈防爆方艙、高功率密度發(fā)動機等四類代表性裝備上開展了新材料的研發(fā)與典型示范應(yīng)用，相關(guān)裝備已在2022年第十四屆中國國際航空航天博覽會主場館進行展示。

　　高防護模塊化設(shè)計的戰(zhàn)術(shù)車輛車身是材料生產(chǎn)與裝備制造密切結(jié)合的一個范例。車身基于新一代高性能防護鋼設(shè)計，實現(xiàn)了防護、輕量化、成本的最佳組合。具有靈活與拓展性，可升級到北約4級，一體化方案可同時滿足公安、武警、軍隊多任務(wù)需求。可重構(gòu)車體，集成乘員緩沖技術(shù)，全車無焊接薄弱區(qū)設(shè)計，生產(chǎn)成本大幅降低，防護性能大幅提升。

　　以高防護模塊化輕型戰(zhàn)術(shù)車輛車身為載體，展示了團隊研制的各種配套新材料，包括兼具優(yōu)異工藝性能的高強度的裝甲鋼板制備的車頂與側(cè)圍件、高強超韌防爆鋼板制備的底部防雷組件、超高強鋼制備的超高強緊固件，稀土耐蝕普碳鋼制備地板，同時展示了長壽命身管鋼、超高強度侵徹彈鋼等火力系統(tǒng)用高性能材料。其中硬度500~550HB級高強防彈鋼板，采用低碳當(dāng)量合金設(shè)計和先進工藝生產(chǎn)流程，純凈度高，具有良好冷成形和焊接性能。900~1300MPa級高強韌防爆鋼板，具有優(yōu)異的強韌性匹配與抗爆性能，采用大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、成本可控。12.9~19.8級高強緊固件及材料，從國內(nèi)現(xiàn)役最高到團隊開發(fā)的世界最高強度等級緊固件，可滿足輕量化需求。同時研制了更高強韌性火炮身管材料和不同強韌性級別的侵徹彈材料，并大幅降低成本，提升了軍工材料的保供能力。

　　世界各國的單兵作戰(zhàn)力量在由增加人員數(shù)量向增強單兵作戰(zhàn)效能轉(zhuǎn)變。單兵防護裝備的輕量化、高防護、模塊化和靈活性成為了未來戰(zhàn)士發(fā)展的重中之重。團隊組建的國內(nèi)優(yōu)勢研發(fā)力量，研制出了增韌防彈陶瓷和增強防彈纖維，通過技術(shù)創(chuàng)新復(fù)合出的防彈插板比傳統(tǒng)的NIJ IV級防彈插板減重10%~12%，還能抵抗新型8.6mm狙擊彈15米0度擊穿；研制的輕量化IIIA級防彈頭盔裸盔重量不大于800g，防17格令V50≥720 m/s。該輕型復(fù)合防護插板材料用于新結(jié)構(gòu)防彈衣，并結(jié)合人體工學(xué)，針對士兵作戰(zhàn)輕量化、多元威脅、高防護的需求，開展全身型防護戰(zhàn)衣功能模塊分解與總體結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，制備出了模塊化新結(jié)構(gòu)防彈衣，防護面積增加，同步也在進行與人體結(jié)構(gòu)相關(guān)的彈道損傷和沖擊波損傷模擬工作。助力外骨骼方面，以實現(xiàn)外骨骼總重接近10kg，助力輸出達到40N·m，行走速度達到4km/h，可減輕士兵背負重量90%以上。為打造“未來戰(zhàn)士”奠定了強有力的材料和防護模塊制備基礎(chǔ)。

　　高功率密度發(fā)動機與新材料

　　發(fā)動機是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機械，是裝甲車輛和航空航天裝備的動力之源，與材料質(zhì)量密切相關(guān)。團隊采用高純生鐵、超高純生鐵制造的蠕墨鑄鐵缸體和缸蓋等可以顯著提高發(fā)動機的功率密度。高純鐵與超高純鐵是依托國際領(lǐng)先的、獨有的超高純生鐵生產(chǎn)裝備和“三精法（精料、精煉、精處理）+深度提純”工藝生產(chǎn)而成，確保了高純生鐵的高純凈度、高穩(wěn)定性、高一致性的“三高”品質(zhì)。

　　此外，更高純度的高/超純鐵是制備武器裝備與航空航天的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。例如航空發(fā)動機軸承需要滿足更長壽命、更高DN值、更高溫度、更大負荷、更耐蝕、更惡劣的工作環(huán)境，因此需要進一步提升軸承鋼質(zhì)量和性能一致性。通過對火法冶金可去除的各元素特性及龍鳳山鑄業(yè)的高/超生鐵的工藝技術(shù)研究，經(jīng)過多次專家論證會，創(chuàng)新了火法冶金生產(chǎn)4N級高純鐵的工藝路線。目前已完成百公斤4N級高純鐵中試線建設(shè)并試產(chǎn)。本團隊采用4N級純鐵原材料生產(chǎn)高純凈M50軸承鋼，從源頭上避免雜質(zhì)存在，可表現(xiàn)出更好的疲勞性能，將大幅度提高航發(fā)軸承的使用壽命。

　　采用目前主流的HB500級防彈鋼板制造而成。高純凈度、低碳當(dāng)量、組織均勻一致、有利于冷成形的織構(gòu)保證HB500防彈鋼板具有優(yōu)異的冷彎性能，可滿足方艙與裝甲裝備的高效制造需求。立墻裝甲板厚度4.0mm，可滿足GA164 C級防護要求，且通過冷成形多道次大角度折彎加工成瓦楞狀，不僅提高結(jié)構(gòu)剛度和焊接性，還可以提升方艙的防彈防爆性能；頂?shù)籽b甲鋼板厚度6.5mm，可滿足STANG 4569 I級防護要求，且可有效抵抗手雷爆炸與破片破壞。方艙可以做到全方位無死角抵抗子彈、彈片、手雷、撬砸等暴恐破壞；兼?zhèn)淞思b箱的可移動性，注重使用人員的工作生活舒適方便?？捎糜谲娋瘓?zhí)勤、海外工程、維和部隊、重要裝備物資運輸存儲等危險環(huán)境。

　　材料學(xué)院董瀚教授領(lǐng)銜的科研團隊投身國防科技，落實國防科技和武器裝備重大工程，緊密結(jié)合科學(xué)發(fā)現(xiàn)—技術(shù)創(chuàng)新—工程實踐三個層面，開展材料生產(chǎn)—零件構(gòu)件制造—服役失效評價全鏈條形式的研發(fā)工作，在純鐵、鋼、鑄鐵、防彈陶瓷材料、防彈高分子材料等材料領(lǐng)域形成了持續(xù)創(chuàng)新的研發(fā)能力，為我國新軍事裝備打造堅強鎧甲。