PDF《武器装备怎么炼就金刚不坏身？》

Feature 南昌

2019 年6月4日星期二

13 军事t望 首席编辑 / 李延美编 / 曹超 校对 / 陈凯 武器装备怎么炼就金刚不坏身? 菜刀生锈 航母也会生锈 我们日常生活中常遇到金属材料生锈的问题,那么高 大上的战机和航母也会生锈吗? 答案是肯定的.

面对 锈魔 ,武器装备里的金属同样不能幸免. 近日,美国海军发 布消息称,正在研究一种 富铝底漆 ,可以保护舰载机. 对抗 锈魔 ,各国军队有何招数? 金属制品生锈,在日常生活中 很常见. 我们家用的菜刀、铁锅等 铁器是最普遍的例子. 虽然武器装 备在制造时往往更加注重质量,但 装备的使用环境也更加恶劣,这就 给了 锈魔 以可乘之机. 金属生锈,更正规的称呼是金 属腐蚀. 从科学角度上讲,就是金 属被氧化了. 例如最常见的铁锈, 就是单质铁被氧气所氧化,生成三 氧化二铁. 此外,单质铁还可能与 氧气、水等生成氢氧化铁、氢氧化 亚铁等碱. 这些化合物的结构强度 比单质铁差得远, 所以用刀一刮, 就纷纷掉落. 更惨的是它们还具有 一定可溶性, 沾水后会生成离子. 一句话,原本手拉手紧密连接的金 属原子们,成为四分五裂的松散团 体,当然会严重影响性能了. 除了铁,其他金属材质,比如 铜、铝、银等,也都会发生不同程度 的锈蚀,只是一般不如铁严重. 金属锈蚀的途径通常包括化 学腐蚀、 电化学腐蚀和生物腐蚀 等. 其中,化学腐蚀是指金属原子 直接和周围的其他介质比如氧气、 水等产生化学反应,把金属单质变 成化合物;

而电化学腐蚀是指金属 中本身含有杂质或其他合金,同时 周围存在电解质溶液,于是两者发 生了电极反应, 其腐蚀速度更快;

生物腐蚀则是指接触金属的生物 ( 通常是微生物,也可能是动植物) 因为生理活动,如啃咬、摩擦、繁殖 等,导致金属腐蚀. 锈蚀从微观层面上,使得金属 材料的强度、塑性、韧性等下降;

从 宏观层面上,破坏了金属构件的几 何形状, 这就会增加零件间的磨 损. 此外,锈蚀还会使得器件的性 能下降, 缩短设备的使用寿命,甚 至造成灾难性事故. 化学腐蚀、生物腐蚀都是生锈源头 【 锈魔】 冷兵器时代, 士兵用铜铁制作 的铠甲、 刀剑, 发生锈蚀是很普遍 的.在一些影视作品中,我们可以看 到士兵们闲暇时,常会擦拭刀枪,把 上面的锈斑擦掉. 进入热兵器时代, 军工技术提 升,对武器的防护更加重视,但同时 对武器本身的使用强度和精度的要 求也在提高. 比如核潜艇要深入数 百米大洋, 坦克要在原野上奔驰 ……时至今日, 世界各国的武器装 备都饱受锈蚀的折磨.以美军为例, 美国拥有优势海军, 可是各大洋富 含水分和盐分的海风也无情地向美 军的战舰进攻, 在庞大的战舰上啃 噬出累累锈痕. 尤其是美国海军的 舰载机掠过如山的浪涛, 不断与带 着咸味的海洋大气剧烈摩擦. 由此 产生的战机锈蚀问题, 使得美国海 军每年花费

30 多亿美元, 占整体 维修费用的 28%. 为了消除锈蚀的 影响, 美国海军战机每年必须停飞

57 天. 被海风吹过的舰载机这么惨, 成天泡在海水里的战舰就更不必 说. 美军庞大舰队的防锈花费历来 是天文数字.2016 年末第一艘新式 濒海战舰 LCS-1 上岸整修时,从 照片上就能看出防锈漆成片脱落. 此外, 美军的退役功勋战舰―― ―密 苏里号战列舰,今年进行系统修复, 耗资数百万美元, 其中很重要的一 项工作就是处理锈蚀. 维修将对

1100 平方米的舰体进行喷砂和粉 刷处理, 另外更换大约 3.6 吨的钢 制构件. 密苏里号战列舰纪念馆主 席说, 锈蚀是一直困扰这艘历史名 舰的一大问题.

2017 年德国媒体报道,德军因 为经费缺乏,潜艇都在港口内生锈.

2018 年英军公布的照片中,法国海 军索姆号补给舰锈迹斑斑, 在接受 补给的英军护卫舰身侧, 像艘乞丐 船一样,有人怀疑这是故意在 黑 法国人. 而经济欠发达的俄罗斯海 军更惨. 苏联时代留下来的庞大海 军,除了报废、出售,其余舰只大多 年久失修、锈迹斑斑.关于俄罗斯战 舰的生锈图, 在互联网上可谓比比 皆是. 武器装备饱受锈蚀折磨 在制造武器的材料中, 不同的 金属材质对锈蚀的抵抗力是不一样 的. 铁在金属中算是很容易生锈的, 而且一旦生锈,造成的损失也大. 相 对而言,铜、铝、银等金属不那么容 易生锈. 因此对抗锈蚀的第一个招 数,就是选用不容易锈蚀的材料. 例如, 士兵们常用的子弹壳, 很多国家采用铜,就是因为铜比铁 相对不易生锈, 黄铜子弹 因此成 为很著名的配置. 但是也有些国 家,如二战中的德国,会在铁壳外 加一层铜,同样可以抵御锈蚀. 除了选用铜等抗锈蚀金属外, 另一种思路是往铁中加入其他金 属,形成合金. 例如诞生于一个世 纪前的 不锈钢 ,其对锈蚀的抵御 能力相当强. 这些特种材质里面,最为出色 的要数俄罗斯的 AK 系列镍铬钛 合金钢. 这款合金钢材不但能有效 抵抗海水的腐蚀, 而且其强度很 高. 一般而言,大型远洋船只所用 的钢材,需要承受约 250M 帕的压 强,普通军舰需要承受 300M 帕的 压强;

而航母所用的钢材,因为需 要承受战机起降,需要承受的压强 比这个数字翻了一倍以上, 而AK 系列镍铬钛合金钢则能承受 850M 帕以上的压强不变形. 辽宁舰 长 途跋涉从黑海到达渤海,虽然累经 风浪,但其锈蚀情况尚在可控. 【 破锈】 绝招一:特种材质 无论是飞机、 战舰这种动辄数 十吨乃至成千上万吨的巨无霸,还 是枪械等动辄装备数万部的普及军 品, 如果完全靠防锈材质来解决问 题,经济上、工艺上的压力都很大. 因此更为普遍的方法,是加防锈膜. 当代军用设备, 在出厂后,往 往要加多层镀膜. 以坦克和战机为 例,通常第一层就是防锈膜,直接 镀在金属主体材质的外面. 刚出厂 的坦克、战机都是闪亮的,这就是 车体、机体本身的钢铁或铝合金的 颜色. 不过这种亮闪闪的色彩虽然 漂亮, 要是就这么暴露在空气中, 没多久就会黯然失色. 所以,要给 亮闪闪的金属外面涂上防锈层. 现代的防锈涂料种类很多,比 如红丹、铁红酚醛、铁红醇酸等等. 不同种类的防锈涂层,不但化学成 分不同,物理特性、适宜金属也不 同. 不过大部分的防锈涂层颜色都 偏暗淡. 我们看到坦克、飞机在运 输过程中,往往都是土黄色、暗红 色. 然后,在防锈涂层的外面,再加 上其他的功能涂层, 例如迷彩涂 层、隐形涂层、隔热涂层等. 美军在过去使用含六价铬的 铬酸盐底漆作为飞机的涂层,在空 军和海军飞机中广泛使用. 但是, 六价铬虽然具有很强的抗腐蚀能 力,同时又是一种致癌物质,对人 体和环境都有害. 为此,美军开始 谋求新的涂料来代替. 这就是文中 开头提到的 富铝底漆 ,也就是包 含特殊铝合金的底漆. 富铝底漆最 大的优势是不含六价铬,对军人和 环境都更友好,因此基本可以替代 目前应用铬酸盐底漆的场景. 绝招二:涂层保护 无论是选用防腐蚀性强的 材质, 还是选择优质的涂层,归 根结底都只能延缓而不是完全 杜绝锈蚀的发生. 而金属的锈蚀 是一个渐进的过程,那么另一种 更具普适性的解决方案就出现 了:打断这个渐进过程,这就是 所谓的 ........