1915年世界上第一辆坦克诞生，坦克装甲作为各国机密中的机密，也走过了一百个年头，从最初10mm厚的锅炉钢装甲，发展到如今等效厚度相当于1000mm轧制均质钢装甲，整整提高了100倍！

    装甲是“陆战之王”在战场上的最后一层守护，所用材料体现了各国材料的最高水平。神秘的装甲材料经历了哪些历程？

    装甲1.0时代——低碳钢

    大多数装甲系统需要同时具备破坏和吸收弹丸动能的特性，这也是装甲结构技术的关键所在。弹丸等反坦克武器的不断发展，是促进坦克装甲厚度不断攀升的重要因素。

    一战前后，反坦克武器力量相对薄弱，当时各国军方还是以发展便于作战、较为廉价的轻型坦克为主。装甲厚度大体在10~25mm之间，装甲材料多是民用低碳钢。战争后，反坦克武器开始发展，宽口径的反坦克炮、破甲弹等相继出现。低碳钢的硬度和强度不足以抵挡反坦克武器的攻击，专门研制的综合性能更好的坦克合金钢投入使用，钢装甲的全盛时代由此开启。

    铆接装甲

    第二次世界大战期间，坦克被誉为“陆战之王”，同前一时期发生了很大变化：装甲厚度达到45-100mm，装甲材料以优质轧制钢装甲和合金钢装甲为主，同时抛弃了原先的铆接装甲，转而采用焊接和整体铸造成型的结构。此外，钢铁冶炼技术也有提升，装甲材料中杂质成分降低，防御力量大大提升。

    装甲1.5时代——铝合金、钛合金

    二战后，坦克厚度继续增加，重量不断攀升。由于作战中过于笨重、不灵活，如何减重成为了当时的一大研究热点。

    而此时铝合金逐渐为人所知。它比钢铁轻，铝的比重为2.7g/cm3，钢7.9g/cm3，也具有一定的机械强度，其中典型的两种合金为5083铝镁合金和5039铝锌合金。铝合金刚度较高，可省去一些结构部件，防破弹能力好；但熔点低，高温易软化，防穿弹能力稍差，另外铝颗粒容易燃烧，价格稍贵，工艺性也较差。但现代有一些轻型坦克采用铝装甲，比如M551轻型坦克。

    M551轻型坦克

    钛合金也曾涉足坦克装甲领域，一度被称为“理想的装甲材料”。比重4.5g/cm3，结构强度和钢差不多，韧性优于铝合金，可以说兼具了钢和铝的优势。但是有一点不容忽视：在某些荷载条件下，不导热剪切过程中，钛合金容易失效。弹丸只需消耗极少的能量便能导致剪切失效裂纹形成致命的底结。再者钛合金装甲成本高于同等防护性能的钢装甲的10-20倍，因此钛合金装甲最终也是不了了之，反而这种“贵金属”在天上达到了广泛应用，比如F22的机身和航空发动机。

    F22中机身隔框中的钛合金比例高达36%

    装甲2.0时代——复合装甲

    70年代，复合装甲问世，开创了装甲大发展的新时代，纯粹的钢装甲退居次要地位。

    复合装甲一般包含两层以上的不同性能的防护材料，例如金属、塑料、陶瓷，甚至空气，其“软硬兼施”，以“钢铁三明治”结构著称，达到了1+l+l 》 3的效果，即一层钢装甲加上一层陶瓷装甲再加上一层钢装甲的抗弹能力，远远大于三层等重钢装甲的抗弹能力。

    近代以来，一些著名的装甲均是采用复合式结构，例如英国“乔巴姆”装甲、美国以铀合金为主体的贫铀复合装甲、“豹”2坦克的间隔式装甲、以及M系、“挑战者”坦克装甲等。

    “豹2”-A6主战坦克炮塔前加装的复合式装甲模块特写

    大多数复合装甲都要比同等防御能力的全金属装甲轻，突破了以往装甲越来越厚的窠臼，且制造更为灵活，在不损失抗弹性能的同时，可提供更高的防护能力。对军用车辆来说，快速逃离埋伏与防弹能力同样重要，而能做到以上两点的，首推复合装甲。

    时代发展到复合装甲，纤维、陶瓷等新型高强材料也相继试水装甲设备当中。

    早期人们就发现，在装甲系统上涂覆釉瓷可显著增强抗弹性能。陶瓷硬度大，密度小，并且采用粉末冶金处理对粉末进行加热，加压成型，最终得到极为紧密的结构。不过陶瓷的弱点是脆性大，断裂韧性差，不能像钢、铝合金等承受疲劳和结构载荷，也不能承受多次命中贯穿的能力，通常只作为装甲系统的组成部分。

    下图展示了一些类型陶瓷的力学性能：

    另一个明星材料是芳纶纤维复合材料——芳纶1414，也即凯芙拉。强度为同等质量钢铁的5倍，但密度仅为钢铁的五分之一，且韧性好、耐高温、易于加工成型，是如今防弹衣材料的不二之选，也是复合装甲中一项高性能材料，轻质高强，显著改善防护和机动性能。

    根据中国公开坦克资料，中国新的主战坦克车体和炮塔均采用焊接结构，可以更换新型复合装甲，其中正面重要部位采用叠型陶瓷复合装甲加强；中国新型主战坦克的车体首上装甲板为多层复合装甲，具体结构为钢-玻璃纤维板-超硬钢-玻璃纤维板-钢，总厚度为220毫米，倾角22度，其防护能力相当于500～600毫米厚的均质钢装甲。中国公开坦克资料一般是为了出口，其装甲往往比中国自己使用的要差一代。

    ZTZ-99式改进型主战坦克

    ZTZ--99式改进型主战坦克是我军最新型主战坦克，坦克炮塔正面和侧面都在原有主装甲的基础上，加装了新的尖型附加装甲，车体也均采用复合装甲，抗弹能力成倍提高。99式主战坦克，炮塔正面的防护达700毫米，车体防护能力相当于500～600毫米厚的均质钢装甲，如果在炮塔和车体上加装新型双防反应装甲后，抗装甲和破甲弹的能力可达1000～1200毫米。

    坦克装甲的发展同样会结合性能和成本，但相比民用领域，只要材料性能足够好，各国都会倾力研究开发，加以应用。坦克作为陆军主要的兵器，其装甲材料更是异常重要，值得各位材料人不懈研究。

 

责任编辑：王元

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