图 3 铝基复合材料锭坯及挤压管坯材料

2.4 非金属材料 

水中兵器用非金属材料主要有纤维增强树脂基复合材料、陶瓷以及玻璃。其中纤维增强树脂基复合材料的密度低，比强度及比模量高，还具有显著的阻尼性能，可显著提高装备的负荷， 提升装备的隐身性能。目前最具有发展前景的当属碳纤维增强复合材料，其相比玻璃纤维增强树脂基复合材料模量和强度更高，比强度是普通钢材的 4～6 倍，具有耐腐蚀、材料可设计性好、工艺性能优良等特点，很适合做耐压壳体。国内外也对碳纤维增强复合材料应用于水下耐压壳结构的可行性进行了初步探索。

Ocean Gate 公司的 Cyclops 系列、华盛顿大学研制的 Deep Glider 号以及国内中科院沈阳自动化研究所自主研发的“海翼”号深海滑翔机的耐压壳均采用碳纤维缠绕复合材料。华盛顿大学用于深海环境监测的大深度深海滑翔机 Deep Glider，采用的是碳纤维复合材料制造的耐压壳体，实现了近 6000 m 的工作深度。国内“海翼 -7000”水下滑翔机实现了碳纤维复合材料大深度耐压结构的核心技术突破，最大下潜深度达 6329 m，刷新了美国保持的水下滑翔机最大下潜深度 6003 m 的世界纪录。 

非金属材料除了纤维增强树脂基复合材料以外，还有陶瓷材料和玻璃。非金属材料的缺点 是韧性差，尤其是陶瓷和玻璃，几乎没有塑性， 一旦产生裂纹源，将会导致致命的风险。美国在小型全尺寸 AUV 陶瓷耐压壳研究的基础上， 研制出了全海深复合型无人潜水器 Nereus 号，并下潜至马里亚纳海沟 10902 m 的海底；此外，美国在 2007 年还研制出了海神号潜水器，此次作业深度达到了 2270 m。

图 4 深潜器用陶瓷壳体

3  展望 

金属基复合相比传统的金属材料在比强度、比模量等方面具有显著优势，相对于非金属材料， 还具有一定的塑性变形能力。但是金属基复合材料尤其是晶须及纤维增强的金属基复合材料还要克服加工和设计的方面的难题，降低材料成本。随着人类对全海深科考任务以及应对复杂国际环境特殊的需求越来越强烈，水中兵器等装备对材料的要求将越来越高，传统的金属材料已不能完全适应新时代装备对材料的要求。随着材料工艺日趋成熟，材料成本下降，材料在深海环境下应用评价技术的提高，金属基复合材料在海洋环境 中的应用将越来越广。

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