中國炮彈黑科技 完美替換貧鈾彈 無輻射無污染
在軍事上，很多國家正在研究將非晶和金作為彈芯材料，製造穿甲彈等破甲武器，替代對人類健康和生態環境造成嚴重危害的貧鈾彈。
那麼，非晶合金究竟有啥特別之處？用它做成的穿甲彈又是怎樣的存在？今天我們就帶大家了解下。
（美軍士兵在搬運貧鈾彈）
（一）貧鈾彈突破裝甲的能力為什麼比正常穿甲彈強悍？
穿甲彈是裝甲裝備的主要彈種之一（此外常見的還有破甲彈和碎甲彈），其結構基本都可以拆分為兩個部分，頭部的彈芯和尾部的彈藥。
（穿甲彈結構）
穿甲彈之所以能貫穿裝甲並摧毀目標，依靠的主要是彈丸命中目標過程中產生的強大動能。而作為一種動能武器，如果想獲得更好的穿甲效果，高密度的彈芯必不可少，這也是穿甲彈常常使用鎢合金、鈾合金等高密度材料作為彈芯的原因。
雖然彈頭重量越大，效果越好，不過為了保證遠的射程，彈頭部分一般都設計得很小，此外，為了保證彈藥充足，還會與之搭配大口徑的火炮。而為了配合細的彈頭和粗的彈筒就有了脫殼穿甲彈的設計，其中尾翼穩定脫殼穿甲彈被包括中國在內的世界各國大量採用。
相比於其他種類的炮彈，穿甲彈作用以穿甲為主，需要依靠炮彈本身強大的動能以硬碰硬，穿透坦克的防護裝甲。
所謂的「自銳」是指貧鈾合金在溫度上升時帶來的強度降低程度超過了這一過程中自身變形得到的強化，從而產生絕熱剪切帶，彈芯頭部因碰撞產生的裂痕會沿著該剪切帶擴展，裂紋持續擴展後使得彈芯頭部邊緣材料崩落，彈頭就相當於被削尖了。
（貧鈾彈彈頭的自銳過程，相比而言，貧鈾合金在較低的反應率下就會產生絕熱剪切帶，更容易引發自銳效應）
穿甲末期，雖然彈體的破碎不再繼續，但裝甲背面的鼓包仍會在慣性作用下繼續擴大，而裝甲的凹坑部位因為變形量過大，抗力也越來越小，最終在最薄弱處被穿透，彈體的殘餘部分及產生的破片，以剩餘速度從裝甲背面形成的孔中高速噴出，殺傷裝甲內部的坦克成員和破壞裝甲內部裝備。
此時，貧鈾彈會造成放射性污染，並在鈾燃燒時產生大量雲霧狀氧化鈾塵埃，這些物質一旦被吸入人體就會造成內臟組織的永久性損傷，甚至導致死亡。
（二）為什麼選擇非晶合金做貧鈾彈的替代品？
彈芯是穿甲彈的主體，彈芯材料的物理特性直接決定穿甲彈的侵徹性能，所以穿甲彈的技術核心還是在於彈芯，特別是彈芯材料的選擇上。
然而，可供選擇的貧鈾彈替代品，要麼就是效果沒鈾合金好，要麼就是價格昂貴。
目前使用量最大的主流替代品是鎢合金，但是鎢合金的密度不夠高，物理特性也沒貧鈾好。另一種使用量大的則是碳纖維材料，主要是普通碳纖維和碳納米管，它們和鈾合金一樣具有自銳的特性，但缺點是碳纖維材料一般都非常輕，相比合金彈頭而言動能太低，而如果只用來包裹彈芯材料使用的話，又會明顯地降低整個彈頭的硬度。
（相同條件下鎢合金彈芯（左）和鎢纖維複合材料彈芯（右）打靶的彈孔縱剖面對比：鎢纖維/非晶合金複合材料穿甲彈，在對裝甲的侵徹過程中，能形成狹窄彈孔，而鎢合金穿甲彈形成的彈孔直徑不斷增大，說明複合材料的彈芯產生了自銳效應）
中美兩國都在積極地研發將非晶合金應用到穿甲彈上的技術，美國研究製備了鎢絲嵌在連續的非晶態（金屬玻璃）或納米晶金中的複合材料穿甲彈彈芯。複合後的彈芯在綜合性能表現及物理特性上都完全可以達到貧鈾彈的穿甲能力。
而中國則以一種新型的鎢纖維/鋯合金金屬玻璃（非晶合金）基複合材料作為穿甲彈的彈芯，在與鎢合金穿甲彈進行靶場侵徹性能的對比試驗時，其性能要優於鎢合金穿甲彈：
（1）在複合材料彈芯中，彈芯基體（鋯基非晶合金）在侵徹時會斷裂和破碎，但不會像鎢合金那樣發生塑性變形和墩粗，形成蘑菇頭，這是產生自銳行為的主要原因。而加入的鎢纖維則起到增強韌性，提高材料的斷裂強度，同時增加彈芯密度的作用。實驗中複合材料的侵徹深度比鎢合金彈芯高約72%。
（2）在衝擊和摩擦過程中，非晶合金因為彈頭動能轉化為熱能而被加熱，非晶會結晶化，並且放出熱量，這與鈾合金受熱燃燒類似，溫度的上升容易使裝甲軟化，穿甲能力提高。
（3）複合材料彈芯在穿甲侵徹過程中，撞擊產生的強大應力會使非晶合金基體發生破碎、鎢纖維產生大角度的彎曲甚至斷裂，但破壞失效區域可以局限在彈芯頭部的狹小邊緣層內。而內部的基體和鎢纖維的微結構無明顯變化，這使得複合材料彈芯的穿甲性能可靠性得到進一步的保證。
雖然彈芯中只加了少量的非晶合金，但鎢合金的彈芯卻有了與貧鈾合金彈芯一較高下的能力。
（非晶合金材料與普通金屬材料的原子結構區別，右為非晶合金材料）
（使用非晶合金材料製造的多種高強度工具）
結語
非晶合金在高科技領域的作用日益受到各國重視，中國非晶合金的研究雖然整體起步晚，但發展很快，2000年便建成了年產600噸非晶配電變壓器鐵芯生產線，非晶帶材的生產能力當時便已位居世界前三。
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