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新技术、新工艺和新材料应用方案的技术经济分析

更新:2023年02月20日 17:27 好一点

好一点小编带来了新技术、新工艺和新材料应用方案的技术经济分析,希望能对大家有所帮助,一起来看看吧!
新技术、新工艺和新材料应用方案的技术经济分析

新技术、新工艺和新材料应用方案的技术经济分析

1.技术上先进、可靠、安全、适用

2.综合效益上合理

就是要综合考虑新技术应用方案的投资、成本、质量、工期、社会、环境、经济效益等因素。通常情况下,上述原则是一致的。但有时也存在相互矛盾的情形,此时就要综合考虑几方面的得失。一般的说,在保证功能和质量、不违反劳动安全与环境保护的原则下,经济合理性应是选择新技术应用方案的主要原则。
按比选对象不同,新技术应用方案的技术经济分析分为有无对比、横向对比。

按分析的内容不同,新技术应用方案的技术经济分析分为技术分析、经济分析、社会分析、环境分析和综合分析。

定性比选适合于新技术应用方案必选的初级阶段,在一些必选因素较为直观且不复杂的情况下,定性比选简单易行。如在新技术应用方案比选中,由于安全环保的限制可以一票否决,没有必要比较下去,此时定性分析即能满足比选要求。

不同行业的方案,同一行业规模相差太大的方案,均不宜横向对比。
1.增量投资收益率法

所谓增量投资收益率就是增量投资所带来的经营成本(或生产成本)上的节约与增量投资之比。

现设I1、I2分别为旧、新方案的投资额,C1、C2为旧、新方案的经营成本(或生产成本)。

如I2>I1,C2<C1,则增量投资收益率为:
当R(2-1)大于或等于基准投资收益率时,表明新方案是可行的;当R(2-1)小于基准投资收益率时,则表明新方案是不可行的。

2.折算费用法

(1)当方案的有用成果相同时,一般可通过比较费用的大小,来决定优劣和取舍。

a.当采用的方案需要增加投资时:

某方案的折算费用=该方案的年生产成本+该方案的投资额(包括建设投资和流动资金)×基准收益率

折算费用最小的方案为最优方案。

b.当采用的方案不需要增加投资时:

某方案的折算费用=该方案的固定成本+该方案单位产量的变动成本×产量

折算费用最小的方案为最优方案。

(2)当方案的有用成果不相同时,计算临界产量Q0,确定方案使用范围。
方案使用范围的临界值=两个方案的固定费用之差/单位产量的可变费用之差
Q>Q0,方案2优;Q<Q0,方案1优。

1.简单评分法:加总平均

2.加权评分法:加权综合

最后选择综合指标高的方案。

新材料及新工艺技术知识

工程建设中拟采用的新技术、新工艺、新材料,不符合现行强制性标准规定的,
应当由拟采用单位提请建设单位组织题技术论证,
报批准标准的建设行政主管部门或有关主管部门审定。
2、工程施工完毕后,如果采用的是建设部推广应用的新技术、新材料、新工艺,应有详细的资料和小结;如为本工程采用的且国家或地区未推广使用的新技术、新材料及新工艺,应有权威单位的签定证明。
3、新技术、新材料、新工艺等应有产品质量标准、使用说明书和工艺要求,使用前应按其质量标准进行检验;新材料的质量标准必须由厂家提供给使用单位,并依据提供的新材料的标准对其进行外观检查和抽样测试。
4、凡进行质量标准检验的新材料都要做好记录,记录内容应包括检验项目、取样方法和数量、检测数据、结论,并有参加单位人员签字盖章。
5、使用说明书和工艺要求随新技术、新材料附带,使用前要认真阅读,并把试验成功的施工方法或在施工中的新技术革新、建议一并记录下来,整理成资料的形式留档备查。
新技术新工艺并不是绝对的,是在某个地区对应给地区工艺来说是新兴的工艺或者新出现的新技术,也可以泛指国家列出的十大新技术。
一、坑支护技术
二、高强高性能混凝土技术
三、高效钢筋和预应力混凝土技术
四、粗直径钢筋连接技术
五、新型模板和脚手架应用技术
六、建筑节能和新型墙体应用技术
七、新型建筑防水和塑料管应用技术
八、钢结构技术
九、大型构件和设备的整个安装技术
十、企业的计算机应用和管理技术

如何发展绿色施工的新技术,新设备,新材料与新工艺

发展绿色施工的新技术,新设备,新材料与新工艺的措施如下:
1、施工方案应建立推广、限制、淘汰公布制度和管理办法。发展适合绿色施工的资源利用与环境保护技术,对落后的施工方案进行限制或淘汰,鼓励绿色施工技术的发展,推动绿色施工技术的创新。
2、大力发展现场监测技术、低噪声的施工技术、现场环境参数检测技术、自密实混凝土施工技术、清水混凝土施工技术、建筑固体废弃物再生产品在墙体材料中的应用技术、新型模板及脚手架技术的研究与应用。
3、加强信息技术应用,如绿色施工的虚拟现实技术、三维建筑模型的工程量自动统计,绿色施工组织设计数据库建立与应用系统、数字化工地、基于电子商务的建筑工程材料、设备与物流管理系统等。通过应用信息技术,进行精密规划、设计、精心建造和优化集成,实现与提高绿色施工的各项指标。

请总结、分析一下,近些年你所在地区园林种植工程施工中出现的新技术、新方法、新工艺、新材料。

新的东西因为网络的原因可能已经不多了,由于经济利益驱动在大树移栽上面应用比较多。
一、新式可以商品化批量生产的机械:挖坑机、起树机、移栽机(均有大型和小型之分)、树木扶正机械、打孔注射机、新式高射打药机、小型旋耕机、这些只是相对新式。其他使用少现在大量应用的:草坪机、割灌机、坐骑式草坪拖拉机、草坪梳草机打孔机等等。
二、大树移栽保活系列:生根液、吊针液营养液、伤口涂膜剂、根部防腐剂、抗蒸剂、抗冻剂、保水剂、新式的杀虫剂、复合的杀虫杀菌剂、松土肥、缓释肥、专业用选择性除草剂等等不一而足。
三、新的工艺和材料创新不多:包干用的无纺布替代草绳、喷播用的粘合剂染色剂、控根控水用的盆栽容器、大树透气管、专用支撑杆等等
四、新式的营养钵苗木、新式的电动工具、电动枝剪、油锯等的应用也很多。

技术材料方法工艺往往在一起,没法逐一划分。
常规办法还是要遵循,毕竟工科技术不会有质的跨越。
新技术方法的应用推广往往跟随商家的影响力来实行,一个商家的技术高低往往影响这些产品材料技术的推广,这些大都可以百度济南绿城园林得到解决。
现在的技术更注重细节。施工中一定要抓技术要点。

工程材料中对新材料新技术新工艺的认识

工程材料新技术、新材料、新工艺的认识(很全的哦)________________________________________
工程项目采取常规的施工技术、材料和工艺,将无法实现工程项目的综合目标,只有通过新技术、新材料、新工艺推广应用和技术创新,方可优质高效地完成**项目项目,极其有效地降低工程造价、加快工程进度、保证工程的过程精品,完全实现设计风格和建筑物的使用功能。
结合本工程的设计特点,投标人将全过程、全方位广泛应用科技成果,计划将建设部推广的十项新技术全部应用到本工程的建设上。除此之外,投标人还将结合本工程的施工实践,努力探索新的施工技术,总结新的施工工艺,应用新的建筑材料。对“新技术、新材料、新工艺”的内容,投标人在编制施工组织设计的相关章节时,已有详细论述。本章将综其所述,予以摘要性的说明。
一、深基坑支护技术
本工程基础埋置深度很深,整个建筑物大部分结构处于地下,平均埋深约为26米,局部达到41米深,且地下水位较高,开挖12米后即遇上层潜水层,在20m以下是承压水层,且地下水渗透性强、流通性好,建筑物距人民大会堂和地铁仅100多米之遥。因此,护坡降水方案的成功与否是本工程能否顺利完成的关键。投标人拟采用混凝土灌注桩支护技术、地下连续墙技术、和土钉护坡技术和基坑工程信息化施工技术等。投标人认为,通过上述综合技术的优化组合和合理应用,可确保**项目基础工程施工的顺利完成。上述综合技术还包括了以下内容:
1、旋挖钻机:由于地层多为砂卵石,采取常规的成孔方法比较困难。因此投标人采用旋挖钻机成孔,其施工速度是普通反循环钻机施工效率之七倍,特别是在砂卵石层更具优越性,不需要循环泥浆,可使施工操作面整洁,具有很好的环保特点。
2、压力分层型锚杆:压力分层型锚杆是在一个锚固段内有多个承载体,在卵石层成孔困难,锚杆长度达不到设计要求时,应用压力分层型锚杆技术,可很好的解决承载力不足之问题,具有降低成本作用。
3、内支撑技术:为了保证台仓基坑在土方开挖时,**行锚杆施工,减少工期,同时可节省造价,所以采用内支撑法。在台仓四角采用钢支支撑,防止连续墙侧向位移,达到基坑支护安全稳定之目的。
4、深基坑承压水减压井和回灌井降水技术:在台仓范围采取深基坑承压水减压井和回灌井降水技术,能迅速有效地降低第二层承压水水头,为台仓内深基坑的开挖和施工创造良好的条件,且比较经济。在歌剧院台仓基坑支护和开挖方案中,投标人优先选择这一施工技术。
5、冻结法施工技术:该技术兼有封闭地下水与加固地层双重作用的特殊施工方法,冻结法在承压水深基坑维护施工中,具有很好的适应性,极为安全可靠,且对地层和环境污染很小,特别是卵石层进行冻结后冰冻层不会出现冻涨融沉现象,适合歌剧院台仓的基坑支护和开挖,能有效地为施工创造条件。
6、压力灌浆:该技术同样兼有封闭地下水与加固地层双重作用的施工方法,在承压水深基坑维护施工中,同样具有很好的适应性和安全可靠性,适合歌剧院台仓的基坑支护和开挖,能有效地为施工创造条件。
二、高强高性能混凝土技术
本工程将全部使用预拌混凝土,广泛应用高性能混凝土施工技术。高性能混凝土具有无收缩(微膨胀)、防渗、防裂、和易性、易泵送性和稳定性好。在**项目工程使用高性能砼,建议采用超细矿粉和高效减水剂共用,可有效保证地下砼的抗渗、防裂、抗冻、抗碳化、抗盐、抗酸等要求,对增强混凝土的和易性和可泵送性,预防砼中碱—集料反应,十分有效。此项技术还包括了以下内容:
1、自密实混凝土技术的应用:对于预应力、劲性混凝土构件将采用自密实混凝土技术,底板、地下外墙应用补偿收缩混凝土技术等,能极大地改善混凝土的防水性和耐久性。
2、纤维混凝土技术的应用:由于中心建筑202区外墙周长近600m,为了防止砼的收缩变形而在抗渗砼中掺入一定量的合成纤维,抵抗砼收缩产生的裂缝,从而解决由于混凝土收缩裂缝而出现渗水。
3、大体积砼温度裂缝控制技术的应用:引进建设部推广的3D—TFEP大体积砼不确定温度场及应力场的三维有限元程序,实现微机控制自动监测技术,根据收集的数据,利用计算机分析出结果,可迅速采取控制温度裂缝的措施。
三、高效钢筋和预应力混凝土技术
楼板施工时,建议应用550级冷轧带肋钢筋,焊接成网,以提高建筑施工的工业化水平,增加钢筋与混凝土的粘结强度,降低钢筋用量,减少现场人工操作量。按照招标文件的要求,在环梁、大跨度梁等部位应用有粘结和无粘结预应力混凝土技术,建议使用强度级别为1860N/mm2的低松弛高强度钢绞线,这种钢材强度高,松弛小,伸直性好,延伸率高,是现代预应力混凝土首选的高效钢筋,在剪力墙结构拟应用新三级钢代替传统的罗纹钢。
四、粗直径钢筋连接技术
对于大直径钢筋,优先应用等强度直螺纹连接技术,并辅之以套筒冷挤压技术;钢筋接头均能达到“A”级。等强度直螺纹连接技术的最大优点是可以在施工现场外、对钢筋进行提前加工,现场操作工序简单,施工速度快,适用范围广,不受气候影响,且成本较底等。套筒挤压连接的优点是接头强度高,质量稳定可靠,安全、无明火,不受气候影响。本工程钢筋施工量很大,运用多种机械连接技术,将大大提高**项目工程钢筋分项工程的施工质量,加快钢筋工程施工效率,缩短工期。
五、新型模板和脚手架应用技术
结合**项目砼工程,采用SGB新型模板,该模板钢度大、重量轻,且板面采用芬兰VISA,可达到清水砼施工要求,减少二次抹灰,降低工程成本,支撑系统采用门型架和碗扣脚手架取代普通钢管脚手架。台仓侧墙模板拟采用整体电动提升爬模、爬架,以提高模板的就位速度,减少脚手架的用量。
六、钢结构工程综合技术
本工程钢结构为超椭球体,长216.57m, 宽146.57m, 中间没有支撑柱,是该工程技术含量最高的内容之一,该项综合技术包括了钢结构的设计图纸的二次深化、加工和安装详图设计,超椭球体钢结构计算数学模型的建立,钢结构的精确下料和加工,钢结构焊接和无损检测技术,测量、效正与控制技术,钢结构整体试拼装技术,现场组装和安装技术等。**项目工程采用大跨度设计概念,除满足结构强度要求外,还将大大减少构件的断面尺寸,在减轻自重的同时,节约了建筑空间,满足了使用功能的要求,完美地体现了设计风格。
七、三维精确测量、效正和控制技术
由于中心建筑为超椭球体壳体,本工程将采用先进的电子和摄影三维测量仪器进行三维精确测量、效正和控制。可确保椭球壳体的安装精度满足设计要求。
八、计算机推广、应用、开发和管理技术

投标人在项目管理中,长期运用计算机辅助管理,经历了工程信息的电子数据处理(EDPS)、管理信息系统(MIS)两个阶段。保留了最初的文档处理、财务核算、人事工资管理及CAD辅助绘图等独立性管理;同时,投标人以工程总承包项目管理模式为基础,在**项目工程实施中,综合运用现代信息技术,建立局域网(Intranet),连接国际互联网(Internet),开发并应用“工程项目施工管理信息系统(MIS)”,实现信息的内部横向交流和数据共享,为项目决策提供支持和服务,最终形成公司企业级资源流优化系统(ERP),从而实现施工企业管理的网络化、信息化、现代化。计算机应用和开发综合技术还包括:
1、图纸二次深化设计、加工安装详图设计。
2、建立数学计算模型,精确计算超椭圆钢结构各个部位的三维坐标定位和预留变形量以及钢构件的尺寸、曲率和角度,对屋面钛板的下料成型尺寸和曲率进行精确计算。
3、开发并建立工程项目管理信息系统。
4、开发应用数据库管理系统,统一指导和指挥各种设备、材料定货加工、编号编码、运输和通关、拼装或组装、设备材料进场的控制和管理、安装与施工等工程的每一环节。
5、特殊专业与计算机技术的有效结合,诸如精密的测量设备仪器、先进的焊接无损检测设备、下料加工数控设备等与计算机的有效结合,能自动分析计算、绘制图性和坐标曲线、输出参数和结果。
6、图形、音像等计算机多媒体技术可忠实、直观地记录和展示工程实施过程。
7、在基坑施工中合理采取一些原位监测方法(诸如连续墙、灌注桩的位移 和变形、锚杆的应力、钢支撑的应变等),在基坑开挖时,利用计算机随时收集支护结构的受力、变形,及时调整和维护支护体系,基坑信息化施工的技术关键:一是应用了科学先进的监测方法;二是超标报警可及时采取对策。
九、建筑节能和新型墙体应用技术
配合设计要求,大量采用新型保温隔热技术。内隔墙体建议采用轻型蜂窝板,同时根据墙体类型,采用混凝土小型空心砌块建筑体系,努力提高砌体建筑的保温隔热性能,切实解决墙体“渗、漏、裂”等工艺与技术问题。
十、新型建筑防水和塑料管应用技术
本工程将采用高效、安全可靠和抗老化的新型防水施工工艺和新型防水材料,采取刚性与柔性相结合,多道设防等措施,防水设防的必须有足够的安全富余度,以确保防水施工的质量。新型防水施工工艺包括热熔法、热焊接法、冷涂法等。刚性防水建议采用XYPEX涂层防水,该材料为无机物可逐步通过砼毛细孔渗入到砼内部,并借助其枝蔓状结晶体的生长使砼防水,该材料可接受别的涂层,使用该产品成本低且施工方法简单。柔性防水采用;高密度聚乙烯防水卷材,及以高聚物改性沥青作为自粘层的自粘密封防水卷材和掺入适量添加剂制成的高档橡胶防水卷材料。通过对防水新材料、新工艺的应用,采用刚柔结合的防水设防,可确保**项目防水工程的施工质量。
十一、耐磨地面材料和工艺的应用
车库楼地面建议采用砼原浆压光,真空吸水工艺,表面采用获北京市科技进步二等奖的RA—1耐磨材料,可减少施工工序,增强地面的耐磨强度,保证了地面质量,缩短工期,同时由于用RA—1代替进口同类耐磨材料,可降低成本50%。
十二、大型构件和设备的整体安装技术
除钢结构和钢筋混凝土结构工程的大型构件的安装外,**项目工程在机电安装中,对冷水机组、冷却塔、锅炉、发电机组、空调机组、热交换器等大型设备将采用整体安装施工技术。该技术作业安全可靠,提升重物可根据需要任意组合配置,提升或悬停随时都可控制,是一种较理想的垂直提升安装工艺,已多次在大型工程的施工中应用并取得了成功,取得良好的经济效益和社会效益。
十三、机电工程新技术、新材料、新工艺的应用
1、 建筑柔性球磨铸铁管:柔性球磨铸铁管具有薄壁、耐腐蚀、减振好、施工快捷、方便的优点,适用于剧场等大型建筑,是传统承插式铸铁管的替代产品。
2、矿物质绝缘电缆:铜芯铜护套氧化镁绝缘防火电缆也称矿物绝缘电缆(简称MI电缆),是将高导电率的铜导线嵌置在内有紧密压实的氧化镁绝缘材料的无缝铜管中而制成的电缆。这种电缆区别于其他电缆的典型标志是它的防火、防爆、耐高温的特性,广泛地应用在历史性建筑、银行、剧院等需要确保人身和财产安全的场所。
3、新型保温材料:为保证本工程的保温效果和质量,采用阻燃聚乙烯泡沫塑料做为保温材料。相对于传统的岩棉、玻璃丝棉等保温材料,阻燃聚乙烯泡沫塑料具有薄、保温效果好、清洁、无污染、对人体无害、寿命长、施工快捷、节约能源的优点,有利于缩短工期和保证质量。
4、放热性焊接技术:在大型建筑中,为保障人身安全,确保设备正常运行和弱电系统的正常运行,需要可靠的接地系统。因为接地系统要求的接地电阻较小,往往在1W以下,所以接地系统所使用材料载流量大,并且要求耐腐蚀性好。在常见的接地系统中多使用铜材,铜有高导电率,但如果铜与铜之间的连接不够可靠的话,仍有很大可能产生跨步电压等不安全因素。目前,传统的连接方式,如压接、绕接、铜焊已经很难满足质量上的要求以及使用上的要求,压接和绕接电气连接可靠性稍差;而铜焊的工序烦琐、焊接时间长、技术要求高以及难以焊透焊牢的缺点使它难以胜任多股铜线的焊接及铜与其他金属或合金的焊接,且质量难以保证,放热性焊接是解决这一疑难问题的有效途径。放热性焊接,不需要外部加热,可实现铜与铜之间可靠的电气连接。放热性焊接是利用单质铝和氧化铜进行置换反应,产生单质铜和氧化铝(焊渣),且为放热反应。温度可达2200 °C,这足可以把铜熔化。由于铜密度较大,熔化的铜自然沉积于模具位于下部的焊接模膛内,焊渣密度较小且蓬松而浮于模膛上部,从而可实现铜与铜之间的连接。放热性焊接需专用模具和夹具进行。
5、风管加工工艺:为保证本工程的风管加工、组装连接的精度以及施工的质量和效率,采用等离子切割机进行板材切割。采用组合法兰风管流水线进行风管的加工,通过以上先进的设备可保证本工程的工期和进度。
6、沟槽式管道工艺:沟槽式管道工艺是目前较为经济可靠、有效的管道系统,利用开槽工具滚动切割方法迅速方便地进行现场切槽加工。现场组装方便、快捷,提高工效,缩短工期。沟槽式管道进行柔性连接,可以减少振动,降低噪声,非常适合剧场等对噪声要求较高的场所。同时,沟槽式管道还可以允许小角度的偏转,适用于非小弧度管道体系。
7、地板幅射采暖技术:低温地板辐射采暖,是一种供热管道铺设在地面层下面的先进的采暖形式,它是通过辐射热交换来达到取暖的目的。辐射换热的机理与导热和对流换热不同,它不依靠物体的直接接触进行热量传递,而是物体本身发出辐射线向周围空间辐射能量。而导热和对流都必须由冷热物体直接接触或通过中间介质的接触才能进行热量传递。具有耐腐蚀、耐压、高效节能、清洁、免维护等优点。
8、总线式照明控制与调光系统:本工程具有大空间,多公共区域的特点,因此照明的控制是重要的控制内容,由于灯具数量多、容量大,常规的开关显然不能满足要求,也不利于美观,因此采用总线式照明控制与调光系统,便于进行方便、快捷的控制,且利于与可编程控制和与楼宇控制系统直接联网,达到集中管理控制和节能的目的。投标人有充满的信心,在推广应用新技术、新材料和新工艺方面,实现国家级科技推广示范工程的目标。

新材料技术有什么作用?

一、人类文明大厦的基石——材料
材料是人类赖以生存的物质基础。人类社会不断地发展进步,就在于人类能够利用材料*工具并用来改造世界。恩格斯说:“自然界为劳动提供材料,劳动把材料变为财富。”可以说,材料与人类的生存和进化息息相关,因此它被誉为“人类文明大厦的基石”。
对于材料,人们比较好理解,如普通钢铁、水泥、玻璃等,这些属于传统材料。相对于传统材料而言,新材料,又称先进材料(Advanced Materials),是指最近研究成功的或正在研制中的具有优异特性和功能,能满足高技术需求的新型材料。
人类历史的发展表明,材料是社会发展的物质基础和先导,而新材料则是社会进步的里程碑。材料技术一直是世界各国科技发展规划中一个十分重要的领域,它与信息技术、生物技术、能源技术一起,被公认为是当今社会及今后相当长时间内总揽人类全局的高技术。材料高技术还是支撑当今人类文明的现代工业关键技术,也是一个国家国防力量最重要的物质基础。国防工业往往是新材料技术成果的优先使用者。新材料技术的研究和开发对国防工业和武器装备的发展起着决定性的作用。
新材料既是科技发展的基础,又是科技进步的先导,这是新材料的两个显著特点。比如,半导体材料的发现和发展极大地推动了计算机技术的进步,使人类进入了信息时代;光纤技术的发展推动了现代通信技术的进步;新型结构材料和烧蚀防热材料的出现推动了航天技术和战略武器的发展。
在美国国防部制订的面向21世纪的国防科技战略规划体系中,把材料与制备工艺技术定为4个优先发展的领域之一,提出优先发展结构与多功能材料技术、能量与动力材料技术、光电子材料技术、有机与合成功能材料技术、生物衍生与生物诱发材料技术等五大重点。德国分析了世界高技术发展态势,提出21世纪的9大重点领域,首选就是新材料,在总共研发的80个课题中,有关新材料的占到24个。
毫无疑问,新材料已成为综合国力竞争的重要领域和国防力量的重要物质基础,是提高军队机械化水平的物质支撑和提高信息化程度的基础条件。因此,许多国家都将开发新材料置于优先发展的重点项目,特别是对军用新材料技术的发展给予了高度重视。
二、形形*的新材料
当前新材料的发展重点是具有优异性能的结构材料和具有特异功能的功能材料,主要包括先进复合材料、特种金属材料、特殊高分子材料、生物医用材料及隐形材料等。
1.先进复合材料
先进复合材料是指两种以上不同性质的材料组合形成的一种高级材料。先进复合材料是结构材料的主要发展方向。这种材料的特点是强度大、比重小、具有良好的气动弹性性能,并且能大批量生产。复合材料已经在航空航天工业以及各种武器装备上得到了广泛应用。先进复合材料已成功地应用在F-16、F-18、“幻影”2000等军用飞机,“民兵”、“三叉戟”、“侏儒”等战略导弹,以及M-1、T-72、“豹”-Ⅱ等坦克上,并取得了良好的效果。
例如美国的AV-8B垂直起降机采用这种材料后,重量减轻了27%。F-18战斗机减轻了10%,从而大大地提高了飞机的机动性能。采用复合材料制成的现代舰船,自重大大减轻,航速也有很大的提高,海上机动作战能力更强。20世纪70年代英国人研制出“乔姆”复合装甲,并在新一代坦克上应用。这种装甲共有3层,外层和内层为钢、铝合金或铁合金等金属材料,中间层为塑料、陶瓷、玻璃纤维等非金属材料。其防破甲弹和碎甲弹的能力,明显优于传统的均质装甲。
为进一步推动复合材料在武器装备上的应用,美国正在实施“先进设计复合材料飞机”计划,预计复合材料将占飞机结构质量的68.5%,并使整个结构质量减轻35%。
2.特种金属材料
特种金属材料的代表是钛合金、形状记忆合金和贮氢金属,它们都有自已特殊的本领。
(1)钛合金
这种合金密度低、强度高,并具有优良的抗腐蚀性能和耐高温性能,是一种理想的轻质结构材料。钛合金在航空工业中的应用主要是*飞机的机身结构件、起落架、支撑梁、发动机压气机盘、叶片和接头等。20世纪70年代以来,钛合金在军用飞机和发动机中的用量迅速增加,从战斗机扩大到军用大型轰炸机和运输机。它在F-14和F-15战斗机上的用量占结构重量的25%,在F-100和F-39战斗机发动机上的用量分别达到25%和33%。80年代以后,钛合金材料和工艺技术进一步发展,一架B-lB飞机需要90402公斤钛合金材料。同时钛合金也越来越受到陆军的青睐。陆军自行火炮、装甲车等重装备的轻量化可以大大提高机动性能。是武器发展的必然趋势。在保证武器机动性能与防护性能的前提下,钛合金在陆军武器上有着广泛的应用。例如155火炮制退器采用钛合金后不仅可以减轻重量,还可以减少火炮身管因重力引起的变形,有效地提高了射击精度;在主战坦克、直升机及反坦克多用途导弹上的一些形状复杂的构件可用钛合金*,这既能满足产品的性能要求又可减少部件的加工费用。
(2)形状记忆合金
1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应,即合金的形状被改变之后,一旦加热到一定的跃变温度时,它又可以魔术般地变回到原来的形状,人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金的开发迄今不过20余年,但由于其在各领域的特效应用,却广为世人瞩目,被誉为“神奇的功能材料”。
形状记忆合金可以分为三种:一是单程记忆合金,这种合金在较低的温度下变形,加热后可恢复变形前的形状,这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。二是双程记忆合金,这种合金在低温时变形,一经加热就会恢复到高温时的形状,一经冷却又能恢复到低温时的形状,这种在加热和降温过程中存在的形状记忆现象称为双程记忆效应。三是全程记忆金属,这种合金在加热时能恢复到高温时的形状,冷却时则变为取向相反形状相同的低温时的形状,这种效应称为全程记忆效应。
形状记忆合金已应用到航空和太空装置。如用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件,欧洲和美国正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料。由于直升飞机高震动和高噪声使用受到限制,其噪声和震动的来源主要是叶片涡流干扰,以及叶片型线的微小偏差。这就需要一种平衡叶片螺距的装置,使各叶片能精确地在同一平面旋转。目前已开发出一种叶片的轨迹控制器,它是用一个小的双管形状记忆合金驱动器控制叶片边缘轨迹上的小翼片的位置,使其震动降到最低。
科学家还将记忆合金用于*空中飞机加油接口,在空中加油机与作战飞机加油管道连接好后,再进行电加热改变温度,可使接口处记忆合金变形,从而使接口紧密滴油不漏。
记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。宇宙空间站上有面积达几百平米的自展天线。这种天线如果不经过“缩小变形”,是不可能通过现有航天器送上太空的。有了记忆合金,问题就迎刃而解了。人类利用记忆合金,先在地面上制成大面积的抛物线形或平面天线,然后折叠成一团,用飞船带到太空,天线受到太阳照射,温度发生变化,折叠的天线因具有“记忆”功能而自然展开,恢复抛物面形状。
(3)贮氢金属
关于氢气的化学常识可能你已经知道了很多,氢能够燃烧,是一种高热值的燃料,燃烧1公斤氢可放出143283200焦耳的热量,常规燃料中还没有哪一种可以与它相比呢!而且在燃烧过程中,氢与氧结合生成水,水对环境不会造成任何污染。所以,可以说氢是最洁净的燃料。
制取氢的方法很多,例如电解水,但是这要消耗大量能源。在一般情况下,用电解水法制取氢作燃料是不合算的。于是科学家又在研究更经济的制氢方法,其中,比较引人注目的一种研制方法叫光分解法。太阳光是一种取之不尽的天然能源,利用太阳光分解海水,这大概是我们寻找无污染能源最有希望的方法。但是,新的问题也随之出现了。
现在一般都用一种钢制的耐高压容器——氢气瓶来贮存氢气。瓶里的氢气即使加到150个大气压,所装氢气的重量也不到气瓶重量的1/100,而且还有爆炸的危险。显然,这种贮存方法对于在工业上和生活上大量使用氢气是不合适的。正当人们为解决氢气的贮存问题而苦苦思索之时,金属材料的最新研究成果给我们带来了希望。
科学家发现,有些金属具有捕捉氢的能力,这类金属叫做“贮氢”金属。它们在一定的温度和比平衡分解压高的压力下能够大量吸收氢气,一个金属原子可以与两三个乃至更多个氢原子结合,形成金属氢化物。当我们把这种金属氢化物加热时,它又会发生分解而放出氢气。从理论上讲,相当于氢气瓶重量1/3的某些金属,就能“吸收”与氢气瓶贮氢容量相当的氢气,而它的体积却不到氢气瓶体积的1/10。具有贮氢能力的金属和合金已经发现不少,其中接近实用化的有钛铁合金镧镍合金和镁镍合金。
贮氢的办法找到了,氢作为燃料的应用也会更加广泛。若用氢代替汽油作燃料,可以在各种内燃机中使用,而且不需要对现在的内燃机作多大改动即可,甚至还能提高效率40%呢!
由于用贮氢金属来供应氢气具备了氢气纯度高,储氢密度高、安全性好和寿命长的特有优势,贮氢金属很快在军事领域受到了青睐。例如,在兵器工业中,坦克车辆使用的铅酸蓄电池因容量低、自放电率高而需经常充电,此时维护和搬运十分不便。放电输出功率容易受电池寿命、充电状态和温度的影响,在寒冷的气候条件下,坦克车辆起动速度会显著减慢,甚至不能起动,这样就会影响坦克的作战能力。贮氢合金蓄电池具有能量密度高、耐过充、抗震、低温性能好、寿命长等优点,在未来主战坦克蓄电池发展过程中将具有广阔的应用前景。如果用贮氢金属来作为作战飞机的燃料时,可以大大提高飞机的有效载荷、航速和航程,而且可以减少噪音,增加作战飞机的隐蔽性。
(4)超导材料
1911年,荷兰物理学家昂尼斯(1853年~1926年)发现,水银的电阻率并不像预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到一定值时,水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象,能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。
超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同。一是零电阻性:超导材料处于超导态时电阻为零,能够无损耗地向千里之外传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流,这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中被观察到。二是完全抗磁性:超导材料处于超导态时,只要外加磁场不超过一定值,磁力线就不能透入,超导材料内的磁场恒为零。三是约瑟夫森效应:两超导材料之间加一薄薄绝缘层(厚度约1纳米),形成低电阻,会有电子对穿过绝缘层形成电流,而绝缘层两侧没有电压,即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后,绝缘层两侧出现电压U,同时,直流电流变成高频交流电,并向外辐射电磁波。以上三种特性促使超导材料成为各国投入大量人力、物力进行研究的功能材料,并极力将其用于军事目的。
超导技术在海军舰艇上的应用。美、英、日等国自20世纪70年代以来就开展了超导技术在海军舰艇方面应用的研究,并已初见成效。现在国际上已有3艘超导电磁推进船试验成功。超导电磁力推进装置是按照电磁原理设计的,在舰艇上安装电磁铁,在磁场和电流的相互作用下,海水向后运动。在海水的反作用力下,舰艇将获得向前的推力。超导舰艇既不需要发动机,也不需螺旋桨,能有效地消除噪音、降低红外辐射,从而大大提高海军舰艇的生存能力和快速机动能力和突防能力。
超导技术在作战飞机上的应用。大功率、小体积的发动机是提高作战飞机作战性能的关键因素。随着超导技术的不断突破,为大容量、小型化磁流体发电机的研制提供了条件。一旦超导发电机实用化之后,就可以为空中指挥所和预飞机中的大型雷达、大型计算机、各种通信设备等非常耗电的装备提供高效的动力。
超导技术在军事侦察、通信、电子对抗和指挥等方面的应用。利用超导材料“约瑟夫森效应”制成的仪器设备,具有灵敏度高、噪声低、响应速度快和能耗小等特点,在军事侦察、通信、电子对抗和指挥等方面,都大有用武之地。
军事超导有线电通信,利用超导电线可以实现远距离、大容量通信。研究试验表明,超导电线传输信息的速度,比光纤系统快得多,可以传输几万亿分之一秒的脉冲。科学家们预言,未来高超导的远距离通信的容量将比光缆大几百倍,能够每秒传输相当于1000部大英百科全书的信息量。同时,超导电线因为无损耗,可以省去每3~4千米就要设置的放大器。
军用超导无线电通信,利用超导材料*无线电发射机和接收机,不仅灵敏度高、带宽宽,而且可减小天线的尺寸和重量,提高系统的生存能力。英国伯明翰大学制成的世界上第一台超导无线电发射机,其发射距离与常规发射机相比增大10倍。超导材料也是*通信卫星的理想材料,它可以提高信息处理速度,并可使频率响应时间缩短一半。利用超导材料*卫星天线,其效率可提高90%。
军事指挥自动系统需要高速地处理大量信息。采用具有零电阻特性的超导材料*计算机,由于功耗减小,电路产生的热量可以忽略不计,运算速度大大提高,而且体积和重量可大幅减小。日本富士通公司研制成功的4位超导微处理机,与采用砷化镓技术的同类处理机相比,速度快10倍,功耗只有后者的1/500。据称,若采用超导材料*计算机,目前的亿次巨型计算机可制成只有微型个人计算机那么大。这种微型高速计算机的应用,必将大大提高军事指挥效率,同时也可提高武器制导系统的性能。
利用超导技术的探测器件,由于对磁场和电磁辐射极其敏感,其灵敏度比常规探测器件高上千倍,是军事遥感侦察的理想设备。正在研制的主要有天基凝视红外焦面阵列探测器、微波和毫米波探测器、磁探测器等。超导探测器不仅尺寸小、重量轻、作用距离远、探测灵敏度高,而且具备一般可见光和红外探测系统所不具备的全天候以及穿透烟云的探测能力,并能提供对低特征目标的探测能力,可广泛应用于航天器的相控阵天线、反潜武器和水雷探测。
据悉,新一代超导雷达也正在研制之中。其天线、发射机、收信机、稳频源、信号模拟器、滤波器等电子器件全部是采用高超导材料*而成的,具有低功耗、低噪声、宽频带、高灵敏度、高可靠性以及体积小、重量轻等优点。用于雷达系统的超导电子器件,可使雷达频谱扩展166倍,作用距离提高一个数量级,而且可探测到微弱的信号。
3.特种高分子材料
高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的,如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。
高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看做是高分子的*。树枝、兽皮、稻草等天然高分子材料是人类最先使用的材料。在历史的长河中,纸、树胶、丝绸等从天然高分子加工而来的产品,一直同人类文明的发展交织在一起。
从19世纪开始,人类开始使用改造过的天然高分子材料。火化橡胶和硝化纤维塑料(赛璐珞)是两个典型的例子。进入20世纪之后,高分子材料进入了大发展阶段。20世纪20年代末,聚氯乙烯开始大规模使用。20世纪30年代初,聚苯乙烯开始大规模生产。20世纪30年代末,尼龙开始生产。在经历了20世纪的大发展之后高分子材料对整个世界的面貌产生了重要的影响。《时代》杂志认为塑料是20世纪人类最重要的发明。高分子材料在文化领域和人类的生活方式方面也产生了重要的影响。按用途一般将通用高分子材料分为五类,即塑料、橡胶、纤维、涂料和黏合剂。
除了在人们日常生活中发挥重要作用外,高分子材料还在军事上有着广泛的应用,其在军事装备中的用量仅次于钢铁材料。在单兵防护装备方面,最典型的应用方式是以纤维形态应用于军人平时和战时使用的各种纤维制品(如军服、帐篷),以橡胶和塑料形态应用于鞋靴、防水抗冲结构层、救生浮力材料、承载件、连接件等方面。重型武器装备方面,能够代替高强度合金用于*军用飞机、坦克等重装备,大大减轻武器的重量。具有强大黏合功能的高分子材料还可以广泛应用于黏结兵器部件,尤其是非金属比例较大的火箭导弹部件。
4.生物医用材料
生物医用材料是用于修补或替换人体有病器官,以恢复人体机能而发展起来的一类材料。生物医用材料是研究人工器官和医疗器械的基础,已成为材料学科的重要分支。尤其是随着生物技术的蓬勃发展和重大突破,生物材料已成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。当代生物材料已处于实现重大突破的边缘。不远的将来,科学家有可能借助于生物材料设计和*整个人体器官,可以预见在未来的战场上,被弹片炸伤的众多士兵,能够通过生物医用材料很快恢复健康,迅速重新加入战斗。
5.隐身材料
现代攻击武器的发展,特别是精确打击武器的出现,使武器装备的生存力受到了极大的威胁,单纯依靠加强武器的防护能力已不切实际。采用隐身技术,使敌方的探测、侦察系统失去功效,从而尽可能地隐蔽自己,掌握战场的主动权,抢先发现并消灭敌人,已成为现代武器防护的重要发展方向。隐身技术的最有效手段是采用隐身材料。国外隐身技术与材料的研究始于第二次世界大战期间的德国,在美国得到发展并扩展到英、法、俄罗斯等国家。目前,美国在隐身技术和材料研究方面处于领先水平。在航空领域,许多国家都已成功地将隐身技术应用于飞机的隐身;在常规兵器方面,美国对坦克、导弹的隐身也已开展了不少工作,并陆续用于装备。如美国MlAl坦克上采用了雷达波和红外波隐身材料,前苏联T一80坦克也涂敷了隐身材料。
近年来,国外在提高与改进传统隐身材料的同时,正致力于多种新材料的探索。晶须材料、纳米材料、陶瓷材料、导电高分子材料等逐步应用于雷达波和红外波隐身,使涂层更加薄型化、轻量化。纳米材料因其具有极好的吸波特性,同时具备了宽频带、兼容性好、厚度薄等特点,发达国家均将其作为新一代隐身材料加以研究和开发。国内毫米波隐身材料的研究起步于80年代中期,研究单位主要集中在兵器系统。经过多年的努力,科研工作取得了较大进展,该项技术可用于各类地面武器系统的伪装和隐身,如主战坦克、155毫米先进加榴炮系统及水陆两用坦克。
目前,电磁波吸收型涂料、电磁屏蔽型涂料已在隐身飞机上涂装;美国和俄罗斯的地对空导弹正在使用轻质、宽频带吸收、热稳定性好的隐身材料。可以预见,隐身技术的研究和应用已成为世界各国国防技术中最重要的课题之一。
6.光电材料
光电材料是指在光电子技术中使用的材料,是现代信息科技的重要组成部分。光电材料在军事工业中有着广泛的应用。碲镉汞、锑化铟是红外探测器的重要材料;硫化锌、硒化锌、砷化镓则主要用于*飞行器、导弹等红外探测系统的窗口、头罩等。氟化镁具有较高的透过率、较强的抗雨蚀、抗冲刷能力,是较好的红外透射材料。激光晶体和激光玻璃是高功率和高能量固体激光器的材料,典型的激光材料有红宝石晶体、掺钕钇铝石榴石、半导体激光材料等,它们是激光武器必不可少的重要材料。
新材料是满足军事装备生产的支柱性技术,对提高武器装备性能和军队战斗力有着重要作用。新材料技术在军事上的用途十分广泛,用于武器装备可使其升级换代,性能大大提高。随着新材料技术的深入发展,未来的武器装备的面貌还会发生日新月异的变化。

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