1915年世界上第一輛坦克誕生，坦克裝甲作為各國機(jī)密中的機(jī)密，也走過了一百個(gè)年頭，從最初10mm厚的鍋爐鋼裝甲，發(fā)展到如今等效厚度相當(dāng)于1000mm軋制均質(zhì)鋼裝甲，整整提高了100倍！

    裝甲是“陸戰(zhàn)之王”在戰(zhàn)場上的最后一層守護(hù)，所用材料體現(xiàn)了各國材料的最高水平。神秘的裝甲材料經(jīng)歷了哪些歷程？

    裝甲1.0時(shí)代——低碳鋼

    大多數(shù)裝甲系統(tǒng)需要同時(shí)具備破壞和吸收彈丸動(dòng)能的特性，這也是裝甲結(jié)構(gòu)技術(shù)的關(guān)鍵所在。彈丸等反坦克武器的不斷發(fā)展，是促進(jìn)坦克裝甲厚度不斷攀升的重要因素。

    一戰(zhàn)前后，反坦克武器力量相對薄弱，當(dāng)時(shí)各國軍方還是以發(fā)展便于作戰(zhàn)、較為廉價(jià)的輕型坦克為主。裝甲厚度大體在10~25mm之間，裝甲材料多是民用低碳鋼。戰(zhàn)爭后，反坦克武器開始發(fā)展，寬口徑的反坦克炮、破甲彈等相繼出現(xiàn)。低碳鋼的硬度和強(qiáng)度不足以抵擋反坦克武器的攻擊，專門研制的綜合性能更好的坦克合金鋼投入使用，鋼裝甲的全盛時(shí)代由此開啟。

    鉚接裝甲

    第二次世界大戰(zhàn)期間，坦克被譽(yù)為“陸戰(zhàn)之王”，同前一時(shí)期發(fā)生了很大變化：裝甲厚度達(dá)到45-100mm，裝甲材料以優(yōu)質(zhì)軋制鋼裝甲和合金鋼裝甲為主，同時(shí)拋棄了原先的鉚接裝甲，轉(zhuǎn)而采用焊接和整體鑄造成型的結(jié)構(gòu)。此外，鋼鐵冶煉技術(shù)也有提升，裝甲材料中雜質(zhì)成分降低，防御力量大大提升。

    裝甲1.5時(shí)代——鋁合金、鈦合金

    二戰(zhàn)后，坦克厚度繼續(xù)增加，重量不斷攀升。由于作戰(zhàn)中過于笨重、不靈活，如何減重成為了當(dāng)時(shí)的一大研究熱點(diǎn)。

    而此時(shí)鋁合金逐漸為人所知。它比鋼鐵輕，鋁的比重為2.7g/cm3，鋼7.9g/cm3，也具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，其中典型的兩種合金為5083鋁鎂合金和5039鋁鋅合金。鋁合金剛度較高，可省去一些結(jié)構(gòu)部件，防破彈能力好；但熔點(diǎn)低，高溫易軟化，防穿彈能力稍差，另外鋁顆粒容易燃燒，價(jià)格稍貴，工藝性也較差。但現(xiàn)代有一些輕型坦克采用鋁裝甲，比如M551輕型坦克。

    M551輕型坦克

    鈦合金也曾涉足坦克裝甲領(lǐng)域，一度被稱為“理想的裝甲材料”。比重4.5g/cm3，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和鋼差不多，韌性優(yōu)于鋁合金，可以說兼具了鋼和鋁的優(yōu)勢。但是有一點(diǎn)不容忽視：在某些荷載條件下，不導(dǎo)熱剪切過程中，鈦合金容易失效。彈丸只需消耗極少的能量便能導(dǎo)致剪切失效裂紋形成致命的底結(jié)。再者鈦合金裝甲成本高于同等防護(hù)性能的鋼裝甲的10-20倍，因此鈦合金裝甲最終也是不了了之，反而這種“貴金屬”在天上達(dá)到了廣泛應(yīng)用，比如F22的機(jī)身和航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

    F22中機(jī)身隔框中的鈦合金比例高達(dá)36%

    裝甲2.0時(shí)代——復(fù)合裝甲

    70年代，復(fù)合裝甲問世，開創(chuàng)了裝甲大發(fā)展的新時(shí)代，純粹的鋼裝甲退居次要地位。

    復(fù)合裝甲一般包含兩層以上的不同性能的防護(hù)材料，例如金屬、塑料、陶瓷，甚至空氣，其“軟硬兼施”，以“鋼鐵三明治”結(jié)構(gòu)著稱，達(dá)到了1+l+l 》 3的效果，即一層鋼裝甲加上一層陶瓷裝甲再加上一層鋼裝甲的抗彈能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三層等重鋼裝甲的抗彈能力。

    近代以來，一些著名的裝甲均是采用復(fù)合式結(jié)構(gòu)，例如英國“喬巴姆”裝甲、美國以鈾合金為主體的貧鈾復(fù)合裝甲、“豹”2坦克的間隔式裝甲、以及M系、“挑戰(zhàn)者”坦克裝甲等。

    “豹2”-A6主戰(zhàn)坦克炮塔前加裝的復(fù)合式裝甲模塊特寫

    大多數(shù)復(fù)合裝甲都要比同等防御能力的全金屬裝甲輕，突破了以往裝甲越來越厚的窠臼，且制造更為靈活，在不損失抗彈性能的同時(shí)，可提供更高的防護(hù)能力。對軍用車輛來說，快速逃離埋伏與防彈能力同樣重要，而能做到以上兩點(diǎn)的，首推復(fù)合裝甲。

    時(shí)代發(fā)展到復(fù)合裝甲，纖維、陶瓷等新型高強(qiáng)材料也相繼試水裝甲設(shè)備當(dāng)中。

    早期人們就發(fā)現(xiàn)，在裝甲系統(tǒng)上涂覆釉瓷可顯著增強(qiáng)抗彈性能。陶瓷硬度大，密度小，并且采用粉末冶金處理對粉末進(jìn)行加熱，加壓成型，最終得到極為緊密的結(jié)構(gòu)。不過陶瓷的弱點(diǎn)是脆性大，斷裂韌性差，不能像鋼、鋁合金等承受疲勞和結(jié)構(gòu)載荷，也不能承受多次命中貫穿的能力，通常只作為裝甲系統(tǒng)的組成部分。

    下圖展示了一些類型陶瓷的力學(xué)性能：

    另一個(gè)明星材料是芳綸纖維復(fù)合材料——芳綸1414，也即凱芙拉。強(qiáng)度為同等質(zhì)量鋼鐵的5倍，但密度僅為鋼鐵的五分之一，且韌性好、耐高溫、易于加工成型，是如今防彈衣材料的不二之選，也是復(fù)合裝甲中一項(xiàng)高性能材料，輕質(zhì)高強(qiáng)，顯著改善防護(hù)和機(jī)動(dòng)性能。

    根據(jù)中國公開坦克資料，中國新的主戰(zhàn)坦克車體和炮塔均采用焊接結(jié)構(gòu)，可以更換新型復(fù)合裝甲，其中正面重要部位采用疊型陶瓷復(fù)合裝甲加強(qiáng)；中國新型主戰(zhàn)坦克的車體首上裝甲板為多層復(fù)合裝甲，具體結(jié)構(gòu)為鋼-玻璃纖維板-超硬鋼-玻璃纖維板-鋼，總厚度為220毫米，傾角22度，其防護(hù)能力相當(dāng)于500～600毫米厚的均質(zhì)鋼裝甲。中國公開坦克資料一般是為了出口，其裝甲往往比中國自己使用的要差一代。

    ZTZ-99式改進(jìn)型主戰(zhàn)坦克

    ZTZ--99式改進(jìn)型主戰(zhàn)坦克是我軍最新型主戰(zhàn)坦克，坦克炮塔正面和側(cè)面都在原有主裝甲的基礎(chǔ)上，加裝了新的尖型附加裝甲，車體也均采用復(fù)合裝甲，抗彈能力成倍提高。99式主戰(zhàn)坦克，炮塔正面的防護(hù)達(dá)700毫米，車體防護(hù)能力相當(dāng)于500～600毫米厚的均質(zhì)鋼裝甲，如果在炮塔和車體上加裝新型雙防反應(yīng)裝甲后，抗裝甲和破甲彈的能力可達(dá)1000～1200毫米。

    坦克裝甲的發(fā)展同樣會(huì)結(jié)合性能和成本，但相比民用領(lǐng)域，只要材料性能足夠好，各國都會(huì)傾力研究開發(fā)，加以應(yīng)用。坦克作為陸軍主要的兵器，其裝甲材料更是異常重要，值得各位材料人不懈研究。

 

責(zé)任編輯：王元

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