陶瓷材料可以应用于制作枪管吗?

2019年11月19日

 

特种陶瓷材料是用天然或者合成化合物在经过塑形之后承受高温烧结而成的一种高密度无机非金属材料。在经过特殊的材料配比和加工后,陶瓷内部分子高度紧固,其强度和硬度都大幅度超越了传统金属材料,并且具备耐高温、耐腐蚀等独有特点。据美国BCC公司预测,世界电子陶瓷产业年均增长速度为10%,各国都在积极研制开发并扩大特种陶瓷材料的生产。

 

 

目前刀具制作、模具制造、耐高温半导体、甚至是坦克装甲都已经开始大范围采用陶瓷材料。既然陶瓷材料具备如此多的优点,而传统金属枪管加工又相当复杂,我们能不能利用陶瓷材料高强度、易塑性能特点进行枪管的加工,以此来提高枪支的性能呢?

 

 

目前主流的枪管材料都是高强度合金钢,这类材料的韧性和可塑性都不错,能够承受枪管的各种热胀冷缩和切割加工,但是最大的缺点就是硬度不够导致耐磨性太差,在反复承受弹头的高速旋转和运动后,膛线都会被一点点磨平,最终让整根枪管报废。所以枪支的寿命取决于枪管,而枪管的寿命又取决于材料的耐磨性,受到金属材料的限制,目前枪管的寿命普遍都在1万到2万发之间,很难超过这个范围。而陶瓷材料可以很好的弥补这一缺点。

 

 

以工具陶瓷材料中应用最广泛的氧化铝陶瓷为例,它的硬度达到了洛氏硬度HRA80-90,能够长期在1600℃的高温下稳定工作,耐磨性能达到高锰钢的266倍,仅次于金刚石,远远超过了普通的碳铁合金,能够更好的耐受发射药的烧子弹对于枪膛的摩擦,大幅度提高枪管的寿命。其次它的重量只有3.5g/cm3,不到合金钢的一半,如果用它来造枪管,枪支也可以最大限度的减重,有效提高便携性。

 

 

然而陶瓷材料最主要的缺点就是脆性太大,韧性太差,瞬间的温度变化和局部的开孔撞击很容易让它裂成碎片,即使具备硬度和低密度的特性,氧化铝陶瓷仍旧无法成为制造枪管的材料。

 

 

不过目前已经有一种新型陶瓷材料成为各国追逐研究的对象,它就是大名鼎鼎的氧化锆陶瓷,这种特殊的陶瓷本来也和其他陶瓷合成材料一样,脆性很大。但是在1975年,澳大利亚科学家在烧制过程中加入了氧化钙作为稳定剂,这让氧化锆材料发生了马氏体相变,内部应力相互调和,最后竟然具备了前所未有的高韧性。虽然目前还没有量产的陶瓷枪管,但是随着氧化锆材料属性的提高,未来很有可能会诞生氧化锆枪管,这只是时间问题。

 

 

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