湖南工大研发的铝弹壳，是创新还是重复？看完这三个问题便有答案

今年8月中旬，虽然不太引人注目，但网络上却出现了一条与国产轻武器有密切联系的新闻。铝弹壳及铝弹系列产品介绍。剥去新闻花哨的文字，主要信息可以概括如下：1.这种“用于轻武器的新型高强度铝合金弹药筒”采用专有材料设计；2.铝合金本身是基于3D注塑快速凝固技术，铝筒采用自主开发的模具冷成型。 4.新型12.7mm口径铝弹已通过实弹射击。经权威军事机构测试验收，“各项参数均符合军用标准”。 “独立”、“独立”、“权威”等一系列字眼令人兴奋，各大媒体在转载时都给出了“国内第一”等标题。是否真的如此以及理想与现实的差距有多大，还要看未来的实际情况来决定。我相信你们都同意，过去20年有很多这样的例子。在这里我想回答三个问题，帮助大家找到自己的答案。

湖南工业大学研发新型铝合金12.7mm烟弹

第一个问题是：铝合金墨盒是一种全新的技术吗？它的历史是什么？

上一个问题的答案应该是“否”。铝合金弹药筒（或弹药筒）已经是一项非常成熟的技术，拥有数百年的应用经验和数千种弹药。美国是第一个开发和制造铝制子弹的国家，1890年左右，法兰克福兵工厂开始生产7.62毫米到10.16毫米各种口径的铝制子弹原型。第一次世界大战期间，奥匈帝国、英国、德国等欧洲列强也开发了其主流军用步枪口径的铝壳子弹，如8毫米、7.7毫米、7.92毫米等。然而，由于缺乏具有良好强度和韧性的铝合金材料，这些早期尝试都失败了。特别是大威力军用步枪所用的铝壳子弹，发射时可能会在弹壳侧壁上形成小孔或裂纹，或者火药气体可能从底火室周围泄漏，导致弹壳烧毁。或者变得变形。你可能会。因此不实用。

二战期间德国生产的7.92毫米铝制毛瑟步枪原型

二战前，铝合金开始广泛应用于飞机上，但在炮弹的生产上仍没有突破。铝制墨盒在德国等国家进行了多次测试，但其性能并没有明显提高而被放弃。但美国陆军军械部坚持不懈，反复测试并论证了各种铝合金弹药筒的可行性。 1933年，法兰克福兵工厂研制出11.43毫米铝壳手枪弹原型。由于膛压较低，测试弹药的操作性能令人满意。然而，铝制弹壳在与高压弹药类型一起使用时仍然容易发生故障。 1949年，工厂尝试改进其制造工艺，首先采用冲压，然后采用挤压，从而提高了生产的铝壳的性能。 1956年，该厂采用当时最先进的7075铝合金和相应的制造工艺，制造并测试了25000发7.62毫米铝壳步枪子弹，测试表明，在发射时，会出现裂纹。频繁地。底漆泄漏和燃烧，日食仍然频繁发生。 1968年，工厂将材质改为性能更好的7475铝合金，再次生产了2万发7.62毫米铝壳步枪弹药，并在高速M134“转轮机枪”机枪上进行了测试，但结果仍无定论. 那就够了。这不够。

铝制弹匣用于弹膛压力相对较低的手枪子弹，其性能一般有保证。

与此同时，美国并没有停止研究6067、7075等铝合金在大口径弹药筒生产中的应用，但遇到的主要问题包括烧蚀和破裂，以及包括损坏。当弹膛压力较高时，会出现“膛停滞”现象，导致弹壳难以弹出。 20世纪70年代之前，唯一在军队中成功测试和安装的铝制炮弹是M67无后坐力步枪穿甲弹和M79单兵榴弹发射器杀伤手榴弹。铝制弹药筒和弹壳从未投入实际使用或大规模生产。

5.56毫米短程训练弹采用铝制弹匣，弹膛压力较低。

1969年，美国陆军启动了一项新的为期三年的探索计划，以确定铝弹药筒的可行性，美国空军和相关军事和金属公司也继续进行对铝弹药筒和弹药筒的研究。同时，随着综合性能更好的新型铝、锌、镁、铜合金的出现以及粉末冶金技术在高强度铝合金生产中的应用，铝壳的烧穿问题将最终得到解决。解决了解决了20世纪70年代初，铝弹筒基本实现实用化。 1972年8月，法兰克福兵工厂对采用7475铝合金制成的铝壳的改进型5.56毫米步枪弹进行了13940发实弹测试。测试是用三支M16A1步枪每支发射4000发子弹，在三种条件下进行：一种在正常口径压力下射击，一种在高口径压力下射击，另一种是预先刻在铝壳壁上的。这是一个垂直凹槽，模拟有加工缺陷的弹壳。不过，三把枪在测试过程中都没有出现停火等问题，而且测试后自动机构或导气管内也没有残留，可以继续使用。测试了13,940个墨盒，其中180个带有预制纵向凹槽的墨盒，没有一个被烧毁或破裂，使得由7475铝合金制成的墨盒被证明这确实是可能的。 1975年，同样由7475铝合金制成的铝弹筒成功用于A-10攻击机的GAU-8机枪所使用的30毫米机枪炮弹。时至今日，美国空军使用的各种口径的飞机外壳均采用铝制外壳。

美军装备中，铝制弹壳应用最为广泛的是航空机枪弹和低压手榴弹。

说到子弹，目前使用的铝制弹药筒并不多，但这并非不可能。例如，美国有一家弹药公司，名叫CCI。该公司早在20 世纪80 年代就推出了Blazer 系列手枪弹，到1997 年已发展到提供24 种弹头配置，其中包括7 种通用口径和10 毫米AUTO 弹。357 Magnum、44 Magnum 以及其他膛压相对较高的类型在美国民用市场上仍然很容易找到。它们的成本大约比铜壳手枪子弹低五分之一，但比钢壳手枪子弹要低。手枪子弹更贵。虽然Blazer系列手枪弹药主要用于民用，但警用和军用手枪弹药仍然主要使用铜弹。考虑到铝合金容易因高压气体的作用而产生裂纹和点蚀，市售的铝弹筒是一次性的，不能重新装弹，这限制了其使用。

美国民用市场销售的Blazer 9毫米铝壳手枪弹药

第二个问题是，与常用作弹药材料的钢和黄铜相比，铝有哪些优势？

铝的优点并不明显，但如果有的话，那就是最重要的：轻便。纯铝的比重为2.7克/立方厘米，钢的平均比重为7.85/立方厘米，前者仅为后者的34.4%，而铝合金的平均比重约为后者的36%。钢材。添加了铜、锌、镁等成分后，黄铜是三者中最重的，平均比重为每立方厘米7.85。如果三种材料制成的墨盒尺寸相同，铝墨盒最轻。也就是说，同等重量条件下，铝壳子弹可以携带更多的弹药。以美国6毫米SAW子弹为例，钢壳子弹重15克，而铝壳子弹仅重11.6克，即使装填300发钢壳子弹也重4.5公斤。如果加上子弹的话，可以额外携带87发子弹。换个角度，从材料消耗的角度来看，如果用铝弹壳生产6000发30毫米机枪弹，铝材的消耗量只有1吨，但如果用钢弹壳则需要生产6000发30毫米机枪弹的重量。仅外壳。它将接近3吨。除了材料消耗之外，轻量化弹药对于机载武器系统显然更有优势。

美国6毫米SAW测试弹开始使用铝制弹药筒（右侧第一个），但最终选择了钢制弹药筒。

另外，铝制弹药筒相对于钢制弹药筒比较软，因此在加工过程中不会变形，并且在使用过程中对弹膛和倾斜弹膛的磨损较小，减少了零件的磨损，延长了武器的使用寿命。同时，铝比钢具有更好的化学稳定性，其机械性能在长期储存过程中不易发生变化，也不易生锈。然而，就这些性能而言，铝壳明显不如铜壳。特别是铝合金的热容较低，空弹匣吸收火药的热量比相同的铜弹匣少，所以如果用在全自动枪上，枪膛过热而导致枪弹爆炸的可能性很大。事故。弹药自燃等

湖南科技大学的铝冲压墨盒碗制造工艺与传统工艺基本相同。

不得不说，就经济性而言，铝材并没有想象中的那么好。铝在自然界储量较大，但其性质比较活跃，开采难度大，消耗能源高。目前电解铝价格为18000-20000元/吨。使墨盒的价格至少贵50%。同样，黄铜的价格在45000-53000元/吨之间，而碳钢的价格只有3500元/吨甚至更低。钢材的价格依然是最便宜的，钢材作为普通弹药的弹壳材料性能完全满足需要，而且有着几十年的成熟使用经验，我国也已经长期使用了，你可以看到。步兵弹药和机制弹药在很多装备上都有使用，其中不少是采用铜包钢、涂漆钢、镀铜钢等各种钢基壳体材料制成；只是近年来才开始使用。墨盒已投入使用。它用于某些精度很重要的弹药，例如狙击子弹。

国内常用的镀铜钢弹筒价格便宜，可以满足基本需求。

铝合金应用的另一个限制是材料性能的差异。对于相同的弹药，铜壳和钢壳可以是完全相同的尺寸，但铝、铜和钢的性能有很大不同，特别是它们的延展性和抗拉性较低，因此壳底具有较高的冲击力能承受。通常情况下，需要增加一些零件的壁厚，如果按现成的尺寸制作，则基本性能无法保证，更容易出现问题。因此，即使是同一种弹药，改用铝制弹壳后，膛压越高、弹壳越小，从工艺到结构都可能需要重新设计。例如，1972年8月，法兰克福工厂成功测试了14000发铝壳步枪弹药，并附有硅橡胶密封帽。即使炮弹有小孔或裂缝，仍然会发射，不会影响发射的安全。当需要这种“专业化”时，成本往往仍然很高。黄教授表示，“用新材料制成的单发子弹的重量比传统弹药筒轻65%，成本大约低75%”，但这只是理想的实验室数据，很难确定。在实践中体会。

如果铝弹的储存条件不合适，其耐腐蚀性将与钢弹相当。

第三个问题是：我国铝合金墨盒的应用水平如何？

首先需要指出的是，我国在铝合金墨盒的生产和使用方面并不空白，已经有很多成功的产品和参考经验。据公开资料显示，中国至少从1981年就开始研发弹药壳体用铝合金，当时被称为“轻合金材料”。 1990年代末，经过10多年的探索和广泛的试验，通过与相关金属冶炼厂和军工公司的合作，成功仿制了7075、7475等高性能铝合金材料，自主开发了具有自主知识产权的铝合金材料。一牌号铝合金具有屈服强度高、抗拉强度强的特点，使加工后的弹药筒不易出现应力腐蚀开裂，储存量低，可长期储存，满足战术和技术要求。如果在网上搜索，可以找到很多重庆大学等单位以前写的论文的结果，比如《铝合金弹壳成形工艺优化及热处理工艺的研究》。因此，湖南科技大学的产品即使配备了这样的设备，也不能算是“日本首创”。

在国内军用弹药中，铝弹的使用率已经非常高了。

铝弹筒的使用首先用于民用和警用产品。早在20世纪80年代，绥化前进机械厂生产的国产“金环牌”霰弹枪弹药筒就开始使用铝制弹药筒。后来在仿制国外产品的38毫米防暴枪的基础上，又研制出了相应的铝制炮弹，可以发射催泪弹、爆炸弹、烟雾弹等非杀伤性弹药。铝合金子弹在军用弹药中的实际使用是从仿制单兵手榴弹开始的。在对越自卫反击战中，我军先后缴获两具美制M79单发和M203枪装榴弹发射器以及相应的M406杀伤手榴弹。他们的研究和仿制，特别是M406带有时钟机构的枪口安全设计、内部预制凹槽冲压弹头、挤压铝合金弹筒等先进技术，极大地影响了国产单兵榴弹发射系统的发展。我做到了。具有重要的参考作用。当时国内相关研究刚刚开始，到了90年代初，经过多年的消化、同化，91式平叛榴弹发射器及配套的35毫米系列平叛弹药正式完成。 91式平叛炸弹深受M406手榴弹的影响，特别是在弹药构造和制造工艺方面。基于此，中国此后研发了一系列不同结构布局和自动模式的35毫米/40毫米榴弹发射器，其中包括最新的QLU11型35毫米狙击榴弹发射器，其炮弹全部采用铝合金材料（事实上，各种铝合金也广泛用于弹药的其他部分，包括发射器本身）。另一种使用大量铝弹的本土武器是QBS09军用霰弹枪。由于这款09霰弹枪采用的09霰弹枪发射的是较重的钨合金子弹，所以子弹的制作也是为了减轻弹药的重量，同时保持更好的作战性能。铝合金弹壳。此外，近年来还进行了使用铝塑混合弹的新尝试，主要用于空弹、练**弹等新型子弹。由于自古以来就被广泛应用，相关报道称，湖南科技大学的研究成果一下子解决了我国铝合金特种材料自主生产“卡住”的技术瓶颈。夸张的。

金环牌铝壳霰弹枪子弹（下）和嘉陵牌塑料壳霰弹枪子弹（上）

国产38毫米催泪瓦斯罐的铝壳采用挤压加工而成。

对越自卫反击战中缴获的美制40毫米手榴弹，对国产手榴弹的发展起到了重大作用。

国产自动榴弹发射器及其弹药广泛采用各种铝合金材料。

最后我想说的其实是一个半问题，但是国产铝合金墨盒有哪些缺点呢？这种差距主要体现在加工技术上。与国外产品相比，国产铝墨盒的挤压表面明显不光滑，加工痕迹明显，尺寸不准确，大多数情况下精度较差，特别是长径比较大的墨盒比例，需要增加。这也是国产墨盒的常见问题。当然，这并不影响国产铝壳的品质。湖南科技大学正在研发成品新材料，主要是12.7毫米大口径机枪弹，所谓“铝合金弹”可承受400兆帕以上的膛压和1000度以上的瞬时高温该子弹的初速超过1,200 m/s，与钢弹相当，而且“整体质量比钢弹轻了20%以上（与上面提到的减重65%相矛盾）”。一切都是指这个12.7mm墨盒。不过，单从公布的照片来看，这款12.7毫米弹匣采用了平角箱式底火室，不需要冲压加工或挤压精度，外壳的表面处理质量也很一般。用于展示的三个铝合金碗更加粗糙。事实上，所有35毫米手榴弹和09号铅弹都是湖南本地生产的，所以很容易证明新工艺是有效的，而且湖南科技大学的工艺存在于目前的生产中。质量问题能够得到有效解决。这些过程必须真正有效。最后请大家注意，新闻的最后有一句话是“目前我们正在对新材料墨盒进行定期的低温和高温测试，并努力推动产业化生产”。如果性能可以接受，量产还没有解决，能否量产以及成本问题最终还是未知数。

国产09弹壳底部的雕刻痕迹非常清晰。

国产12.7mm铝基塑壳复合空弹

我个人衷心希望湖南科技大学的这些成果有价值，能够投入实际应用。不过，就铝合金墨盒而言，我个人并不认为它是一个有前途的科研方向。综上所述，目前并不迫切需要用铝合金材料替代现有的钢或铜墨盒材料，且目前铝墨盒不具备任何特殊的战略意义或广泛的应用潜力。即使将来确实需要更新，聚合物墨盒很可能仍将比金属铝合金墨盒或无壳墨盒占主导地位。

聚合物弹匣代表了军用子弹未来发展最有可能的方向