董瀚教授团队科研成果在2022年第十四届中国国际航空航天博览会主场馆展示

　　党的二十大报告指出，如期实现建军一百年奋斗目标，加快把人民军队建成世界一流军队，是全面建设社会主义现代化国家的战略要求。必须贯彻新时代党的强军思想，贯彻新时代军事战略方针，坚持党对人民军队的绝对领导，坚持政治建军、改革强军、科技强军、人才强军、依法治军，加快军事理论现代化、军队组织形态现代化、军事人员现代化、武器装备现代化，提高捍卫国家主权、安全、发展利益战略能力，有效履行新时代人民军队使命任务。

　　11月8日—13日，2022年第十四届中国国际航空航天博览会在珠海拉开帷幕。由上海大学、上海大学（浙江）高端装备基础件材料研究院、河北龙凤山铸业有限公司、中国冶金报社、冶金工业经济发展研究中心等多家单位组成的披坚执锐新材料团队，荟聚了国内优势科研力量和产业资源，构建了一支产学研用媒一体化的新材料团队。团队在国防装备用材料技术创新与应用方面取得了阶段性的成果，防护材料在战争中始终发挥着关键作用，高的防护能力和低的面密度一直是装甲防护材料追求的目标。我国在现有防护材料性能的极限化和新材料的研发方面持续投入和创新，取得了诸多成果。一代材料一代装备，武器装备影响着战争形态的演变，材料是武器装备发展的基石。围绕着矛与盾，材料始终在不断发展。披坚执锐新材料团队致力于国防科技，为落实“国防科技和武器装备重大工程”目标任务而奋斗。团队以基础原材料为支撑，在轻型战术车辆模块化车体、未来战士、军用防弹防爆方舱、高功率密度发动机等四类代表性装备上开展了新材料的研发与典型示范应用，相关装备已在2022年第十四届中国国际航空航天博览会主场馆进行展示。

　　高防护模块化设计的战术车辆车身是材料生产与装备制造密切结合的一个范例。车身基于新一代高性能防护钢设计，实现了防护、轻量化、成本的最佳组合。具有灵活与拓展性，可升级到北约4级，一体化方案可同时满足公安、武警、军队多任务需求。可重构车体，集成乘员缓冲技术，全车无焊接薄弱区设计，生产成本大幅降低，防护性能大幅提升。

　　以高防护模块化轻型战术车辆车身为载体，展示了团队研制的各种配套新材料，包括兼具优异工艺性能的高强度的装甲钢板制备的车顶与侧围件、高强超韧防爆钢板制备的底部防雷组件、超高强钢制备的超高强紧固件，稀土耐蚀普碳钢制备地板，同时展示了长寿命身管钢、超高强度侵彻弹钢等火力系统用高性能材料。其中硬度500~550HB级高强防弹钢板，采用低碳当量合金设计和先进工艺生产流程，纯净度高，具有良好冷成形和焊接性能。900~1300MPa级高强韧防爆钢板，具有优异的强韧性匹配与抗爆性能，采用大规模工业生产、产品质量稳定、成本可控。12.9~19.8级高强紧固件及材料，从国内现役最高到团队开发的世界最高强度等级紧固件，可满足轻量化需求。同时研制了更高强韧性火炮身管材料和不同强韧性级别的侵彻弹材料，并大幅降低成本，提升了军工材料的保供能力。

　　世界各国的单兵作战力量在由增加人员数量向增强单兵作战效能转变。单兵防护装备的轻量化、高防护、模块化和灵活性成为了未来战士发展的重中之重。团队组建的国内优势研发力量，研制出了增韧防弹陶瓷和增强防弹纤维，通过技术创新复合出的防弹插板比传统的NIJ IV级防弹插板减重10%~12%，还能抵抗新型8.6mm狙击弹15米0度击穿；研制的轻量化IIIA级防弹头盔裸盔重量不大于800g，防17格令V50≥720 m/s。该轻型复合防护插板材料用于新结构防弹衣，并结合人体工学，针对士兵作战轻量化、多元威胁、高防护的需求，开展全身型防护战衣功能模块分解与总体结构设计研究，制备出了模块化新结构防弹衣，防护面积增加，同步也在进行与人体结构相关的弹道损伤和冲击波损伤模拟工作。助力外骨骼方面，以实现外骨骼总重接近10kg，助力输出达到40N·m，行走速度达到4km/h，可减轻士兵背负重量90%以上。为打造“未来战士”奠定了强有力的材料和防护模块制备基础。

　　高功率密度发动机与新材料

　　发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，是装甲车辆和航空航天装备的动力之源，与材料质量密切相关。团队采用高纯生铁、超高纯生铁制造的蠕墨铸铁缸体和缸盖等可以显著提高发动机的功率密度。高纯铁与超高纯铁是依托国际领先的、独有的超高纯生铁生产装备和“三精法（精料、精炼、精处理）+深度提纯”工艺生产而成，确保了高纯生铁的高纯净度、高稳定性、高一致性的“三高”品质。

　　此外，更高纯度的高/超纯铁是制备武器装备与航空航天的关键基础材料。例如航空发动机轴承需要满足更长寿命、更高DN值、更高温度、更大负荷、更耐蚀、更恶劣的工作环境，因此需要进一步提升轴承钢质量和性能一致性。通过对火法冶金可去除的各元素特性及龙凤山铸业的高/超生铁的工艺技术研究，经过多次专家论证会，创新了火法冶金生产4N级高纯铁的工艺路线。目前已完成百公斤4N级高纯铁中试线建设并试产。本团队采用4N级纯铁原材料生产高纯净M50轴承钢，从源头上避免杂质存在，可表现出更好的疲劳性能，将大幅度提高航发轴承的使用寿命。

　　采用目前主流的HB500级防弹钢板制造而成。高纯净度、低碳当量、组织均匀一致、有利于冷成形的织构保证HB500防弹钢板具有优异的冷弯性能，可满足方舱与装甲装备的高效制造需求。立墙装甲板厚度4.0mm，可满足GA164 C级防护要求，且通过冷成形多道次大角度折弯加工成瓦楞状，不仅提高结构刚度和焊接性，还可以提升方舱的防弹防爆性能；顶底装甲钢板厚度6.5mm，可满足STANG 4569 I级防护要求，且可有效抵抗手雷爆炸与破片破坏。方舱可以做到全方位无死角抵抗子弹、弹片、手雷、撬砸等暴恐破坏；兼备了集装箱的可移动性，注重使用人员的工作生活舒适方便。可用于军警执勤、海外工程、维和部队、重要装备物资运输存储等危险环境。

　　材料学院董瀚教授领衔的科研团队投身国防科技，落实国防科技和武器装备重大工程，紧密结合科学发现—技术创新—工程实践三个层面，开展材料生产—零件构件制造—服役失效评价全链条形式的研发工作，在纯铁、钢、铸铁、防弹陶瓷材料、防弹高分子材料等材料领域形成了持续创新的研发能力，为我国新军事装备打造坚强铠甲。