有沒有辦法把槍管設置成陶瓷的那樣不就可以耐高溫了嗎?

夢尋田園


圖片上這些“象牙白”的陶瓷管就是鋼鐵(冶金)工業化驗用的燃燒管,就是鋼鐵在冶煉過程中需要化驗化學成分,先取一個“鋼樣”拿到化驗室用鑽床鑽下來少許鋼末,再與該鋼種的“標樣”和藥品混合後放入燃燒管當中,加熱溶合,分析出鋼樣內的化學成分...這個燃燒管要比普通陶瓷耐高溫性能好了很多,是耐高溫陶瓷(也可以製造坩堝)並且這個東西很硬很耐磨,我們偶爾在菜市場的肉案子也能看到它,是蕩磨刀用的。

但是耐高溫陶瓷也不能製造槍管,因為它的韌性太低了,通俗的說它就是太脆了!抗膨脹係數和抗衝擊性能也很差,而子彈在槍管裡運動的時候槍管不但要經受高溫,還要經受發射藥的高溫膨脹氣體和子彈與膛線摩擦時產生的局部衝擊力。
AK–47突擊步槍子彈在槍管內運行動態圖,子彈在發射時:先是擊針撞擊子彈的“底火”再點燃彈殼內的發射藥→彈頭與彈殼分離→高溫高速氣體推動子彈運動向前→在槍管內與膛線高速旋轉摩擦→出槍口命中目標,這個期間槍管要經受:高溫、高膛壓、高速氣體膨脹、高速摩擦帶來的衝擊力和摩擦力,這種惡劣的使用環境對於陶瓷來說是經受不住的,因為槍管不只是耐熱的問題,需要它的散熱性能也要好一些,這樣才能降低溫度使槍管保持理化性能,不呈現紅熱狀態而改變槍管的幾何尺寸,但陶瓷恰恰是保溫性能好,散熱性能差的材料,現代自動槍械的射速都在600~1000發/分鐘,這樣快的射速必然會產生高摩擦力和高溫,即便是陶瓷再耐熱也不行,在持續的高溫下槍管的內壁會出現崩落現象,甚至由於韌性和抗衝擊性能太差,短時間內槍管就會炸裂。



高速相機拍攝的子彈出槍口的照片,發射藥所產生的膨脹氣體也拍攝的很清晰,這樣高的耐膨脹係數陶瓷管是經受不住的,很容易崩裂。


那麼,一般的氧化鋁陶瓷性能差,金屬陶瓷總該可以吧?它也不行,且不說它的理化指標是否適合製造槍管,它的生產流程就不適合。

金屬陶瓷到目前的大規模生產都採用燒結法來製造,就是使用模具將氧化鋁和其它的鎳鉬釩等金屬粉末充分的混合在一起,再注入模具內進行高溫燒結...但這種加工方式不適合製造槍管,它屬於一次成型的工業製品,而槍管內是有複雜的膛線存在,並且膛線的加工精度要求很高,採用燒結工藝沒法大批量精確燒結出來膛線,而且金屬陶瓷還不能進行後續機械加工,金屬陶瓷是非常硬的材料“布氏硬度”達到80以上,它就是製造高級金屬加工母床的切削刀具的,所以沒法對它進行二次加工。

更嚴重的問題是它只能製造體積比較小的物品,比如:精密的車刀、銑刀、刨刀...等等小物件,物件越小在燒結過程中溫度越容易控制,而燒結槍管這樣大的東西從模具上就很難保證大批量的精確尺寸生產,而溫度更難以控制!稍有不慎就會“過燒”或者低溫斷裂,還有就是金屬陶瓷價格很昂貴,十幾倍與槍管鋼材,所以金屬陶瓷也不適宜槍管的製造。

總之,包括槍管在內的大部分槍械零件都是由鋼來製造,鋼作為“第一金屬”,總體理化指標符合使用要求,硬度、韌性、抗膨脹係數、耐高溫,散熱性能都比較讓人滿意,即便是損壞了換一根就是了,這種大規模製造的槍械零件價格比較便宜。


皇家橡樹1972


一般來說,陶瓷在硬度上是沒有問題的,特種陶瓷的工程性能比鋼鐵要好,而且這種材料耐高溫、耐磨損,用在槍管上再好不過。試想一下,通過這種材料製作的槍管,一口氣打出幾萬到十幾萬發都不會過熱或磨禿,實在是槍械性能的一大革命,到時候普通突擊步槍都可以接上彈箱,秒變瘋狂射擊的機關槍。

但是呢,陶瓷的性狀有不少問題,令它很難被應用到槍管上去,至少目前陶瓷還有許多需要攻克的難關。

首當其衝的問題就是加工難度,目前硬度較大的特種陶瓷很難加工,就連一把普通的氧化鋯陶瓷餐刀都很麻煩,它們一般需要用到專用的磨料,以及比它硬度更大的陶瓷甚至鑽石。試想槍管中的膛線如果從一整塊特種陶瓷中鑽出,咱把陶瓷那脆脆的受力條件放一邊,單就說這加工的難度,恐怕為個輕武器這麼大動干戈划不來吧?

當然,陶瓷這東西有個好處是可以燒結,只要不計工本,完全可以直接燒結出高強度陶瓷,膛線也不過是陶瓷的花紋罷了。

更麻煩的是結構,膛線的螺紋結構對金屬來說問題不大,但是對陶瓷的結構應力來說這就不一定科學了;槍管如果在子彈發射中出現了碎裂問題,金屬槍管很容易就能把碎鋼擠壓或噴射出去。而陶瓷則不一樣,直到它們被噴出去或粉碎得更細之前,陶瓷碎屑會以各種千奇百怪的樣子硬卡在槍管中,對後來的子彈射擊持續造成影響。甚至它們還會造成內膛的進一步損壞,後果不言而喻。

話說回來,就目前的氧化鋯這種材料,其實已經具有武器應用的能力,它的耐高溫性非常好,硬度大,耐磨性超強,對火藥氣體的燒蝕基本無視,比很多金屬材料更加優越,而且穩定的氧化鋯陶瓷有與金屬材料相近的熱膨脹係數,真正受限制的問題還是太脆了,韌性差。

陶瓷這個東西最大的毛病就是脆,它強度雖然夠,卻不像金屬那樣,既具備耐壓能力,又具備韌性抗拉能力,無論怎樣巨大的震盪,對金屬的影響都不大,但是反過來,陶瓷可就承受不了,槍械的震動特別大,這對陶瓷的性能是個挑戰。

戰場上的摔打問題也是陶瓷脆性的嚴重BUG,用過氧化鋯\\氧化鋁陶瓷刀的人都知道,這東西硬度大到幾乎永不磨損,但只要不小心摔了一下,它馬上斷為兩截。試想一下,槍管如果變成這樣的東西,戰士們能接受嗎?一把長槍需要經歷摸爬滾打摔碾敲等各種試驗,就AK-47經歷的那些項目,換個陶瓷管子未見能捱得住幾下。

也許未來會有攻克脆性的新型陶瓷材料,但至少現在,人類根本無法制造符合成本的大型陶瓷槍管。

不過也有一些傳言,比如美國在80年代嘗試製造過陶瓷槍管,這個已經沒有下文了。還有就是格洛克曾經出過GLOCK 7的“陶瓷槍管版”,但這個後來被證明只是一場炒作,格洛克並沒有這種槍型,人們把電影當真了。

就算真的有陶瓷手槍,這也絲毫不用奇怪,畢竟這類武器發射能量較弱,射擊的速率也不高,不是頻繁的射擊陶瓷材料還是撐得起的。只不過這麼使用陶瓷槍管的目的主要是為了特種場合,比如躲避安檢等等,更接近間諜武器,並不是為了讓槍管擁有更好的耐高溫等性能。

總的來說,目前美國等國家研究的方向都不是純陶瓷槍管,他們更青睞塗覆陶瓷等技術,或者採用複合結構彌補陶瓷的硬傷。就目前的陶瓷性能發展來看,可能用不了多少年,純陶瓷的槍管就會出現代替金屬。


王司徒軍武百科


特種陶瓷材料是用天然或者合成化合物在經過塑形之後承受高溫燒結而成的一種高密度無機非金屬材料。在經過特殊的材料配比和加工後,陶瓷內部分子高度緊固,其強度和硬度都大幅度超越了傳統金屬材料,並且具備耐高溫、耐腐蝕等獨有特點。目前在刀具製作、模具製造、耐高溫半導體、甚至是坦克裝甲之上都已經開始大範圍採用陶瓷材料。既然陶瓷材料具備如此多的優點,而傳統金屬槍管加工又相當複雜,我們能不能利用陶瓷材料高強度、易塑性能特點進行槍管的加工,以此來提高槍支的性能呢?


目前主流的槍管材料都是高強度合金鋼,這類材料的韌性和可塑性都不錯,能夠承受槍管的各種熱脹冷縮和切割加工,但是最大的缺點就是硬度不夠導致耐磨性太差,不管是採用精鍛還是深冷加工的槍管,在反覆承受彈頭的高速旋轉和運動後,膛線都會被一點點磨平,最終讓整根槍管報廢。所以槍支的壽命取決於槍管,而槍管的壽命又取決於材料的耐磨性,由於目前金屬材料的限制,目前槍管的壽命普遍都在1萬到2萬發之間,很難超過這個範圍。而陶瓷材料可以很好的彌補這一缺點。


以工具陶瓷材料中應用最廣泛的氧化鋁陶瓷為例,它是將氧化研磨成粉末,然後使用二氧化硅進行粘結塑型,最後高溫燒結而成的特種陶瓷材料。氧化鋁陶瓷的硬度達到了洛氏硬度HRA80-90,能夠長期在1600℃的高溫下穩定工作,耐磨性能達到高錳鋼的266倍,僅次於金剛石,遠遠超過了普通的碳鐵合金,能夠更好的耐受發射藥的燒子彈對於槍膛的摩擦,大幅度提高槍管的壽命。其次它的重量只有3.5g/cm3,不到合金鋼的一半,如果用它來造槍管,槍支也可以最大限度的減重,有效提高便攜性。
(氧化鋁陶瓷製品)

然而具備硬度和低密度的特性仍舊無法讓氧化鋁陶瓷成為製造槍管的材料。陶瓷材料最主要的缺點就是脆性太大,韌性太差,瞬間的溫度變化和局部的開孔撞擊就很容易讓它裂成碎片(用過陶瓷刀的應該深有體會)。而在槍管的加工中,不可避免的會進行深孔加工,在射擊時,發射藥也會發生急劇的溫度變化而產生一定量的熱脹冷縮形變,在使用中槍支不可避免的會發生跌落撞擊,而這三者中的任意一個操作都會讓槍管瞬間碎裂,因此目前主流的陶瓷材料完全不可能實現槍管加工。

(槍管深孔加工膛線)

不過目前已經有一種新型陶瓷材料成為各國追逐研究的對象,它就是大名鼎鼎的氧化鋯陶瓷,這種特殊的陶瓷本來也和其他陶瓷合成材料一樣,脆性很大,但是在1975年澳大利亞科學家在燒製過程中加入了氧化鈣作為穩定劑,這讓氧化鋯材料發生了馬氏體相變,在這一過程中材料發生了神奇的變化,內部應力相互調和,最後竟然具備了前所未有的高韌性。雖然目前還沒有誕生量產的陶瓷槍管,但是隨著氧化鋯各種材料屬性的提高,未來很有可能會誕生氧化鋯槍管,這只是個時間問題。
(氧化鋯陶瓷)


軍武吐槽君


陶瓷的硬度和耐高溫性能很好,但是唯一的問題是:它的延展性為0。

這一點決定了陶瓷沒有辦法應用在任何對抗衝擊性有很高要求的場合。而槍管在發射瞬間,不僅僅是高溫,還有變化非常劇烈的高壓,相當於對管壁施加很高的應力,陶瓷它的晶粒內部具有離子鍵或帶有一定共價鍵型的過渡鍵型,這一點和金屬鍵不同,所以在外力作用下直到破裂為止,也不會出現晶面滑移。翻譯過來說,就是:陶瓷只能靠碎裂來吸收外部應力。所以用陶瓷做槍管唯一的結局就是爆炸。。。所以這一點就決定了槍管只能由金屬,確切點說只能用鋼來製造。

3D打印的槍已經早就有了,但是金屬做的槍管仍然是不能打印的部件

陶瓷在工業上應用非常廣泛,耐磨、耐高溫的場合中最為常見

陶瓷和金屬延展性的巨大差別主要來自於二者的化學鍵形式不同。金屬是依靠金屬鍵互相約束,主要是依靠外層自由電子的靜電力來吸引,沒有表現出極性,所以金屬鍵是非極性鍵,由於自由電子可以自由運動這一點,導致金屬可以發生很大型變而不發生金屬鍵斷裂,這就是其延展性的由來。

碳化硼陶瓷分子模型

金屬的結構,由於電子是可以亂竄的,導致金屬分子之間位置約束幾乎沒有,宏觀上表現為延展性,即收到衝擊會以型變形式吸收應力


紙上的宣仔


你要知道子彈出膛的原理 你就不會這麼問了

除非是滑膛槍還有那麼一點可能性

子彈的直徑和膛線的深度一樣 如圖所示,子彈的直徑和陰線間直徑一樣 所以打過的子彈頭上都有幾道膛線擠出來的溝 也就是子彈為了旋轉是被擠出槍管的 它在經過槍管裡的時候 槍管是會變形的 它所在的位置會變粗

所以槍管的鋼不但需要硬度 而且還需要韌性






叫我聖鬥士


我來回答你這個問題。

陶瓷易碎,根本就不適合做槍管的材料。你能想到的世界各國的武器專家肯定也會想到。

陶瓷雖然可以耐高溫,但是比較脆弱。受到撞擊之後很容易碎。

試想一下,要你抱著一個瓷器瓶去跟人打架,但是這個瓷器瓶還不能弄碎了,你能做到嗎?

槍管的材料在技術上要求高韌性,還要有比較高的硬度。在韌性方面,陶瓷是達不到要求的。

更何況現代戰爭中還有多少機會能夠把槍打得通紅?因為溫度過高而無法發射呢。

除非幾千幾萬人再在那裡讓你用機槍掃射。

一個炮火覆蓋,就可以把敵人解決了。還要你用槍再慢慢的打嗎?更何況敵人也會向你進行反擊的。





地獄歸來的勇士


看到這個問題,同一時間讓我想到三種場景。第一種場景,是我在玩射擊遊戲時候,使用的所謂“青花瓷AWM”。第二種場景,在不少電影中出現的,過安檢機防止被查到特殊製作的陶瓷手槍。第三種,讓我想到幾年前電視廣告中賣的陶瓷刀。為讓大家更直觀的體會我的感受,我分別找了這兩個圖:

事實上,從客觀角度來看的話,想著用陶瓷製作槍管並沒有什麼邏輯上的錯誤。畢竟現階段隨著技術水平的不斷髮展,想要用陶瓷造槍管並不是什麼困難的事。但唯獨少想了幾個外在條件。

首先,通常情況下不論是陶瓷做的刀還是其他類型的產品,都有一個很大的弊端,那就是不經摔,稍微碰一下就可能出現裂痕。縱然科技在發達,也經不住你經常摔呀。更何況,從製造工藝上來說,要用陶瓷做鋼管顯然會對工藝有更高要求。如此一來,時間成本製作工藝以及採用的陶瓷都是需要去精心挑選製造的。顯然,這樣即便是能造出來,那也只能和那些所謂的純金打造的AK一樣,就是件藝術品,根本沒有實用性。

其次,說到將槍管設置到耐高溫,可能提問者應該是看到過圖片中類似的場景,才會想到這個問題。但事實上,這僅僅只是個實驗,正常情況下機槍手並不會一直扣住扳機不放。這點,稍微玩過遊戲的朋友都知道,如果抱住一挺機槍一直扣住扳機不放的話,子彈就會距離目標越來越遠。同樣,在戰場上也是這種情況。

還有一點,子彈發射出去在槍管中短時間內都會產生一定的溫度。如果短時間內發射大量子彈,熱量無法在短時間內散去,就會出現槍管變紅的情況。但通常情況下,一名優秀的機槍手並不會讓槍管出現這樣的情況。更何況,還有備用槍管。因此,與其話大量工夫去製造瓷槍管,倒不如多攜帶兩個備用槍管。


軍武視界


No problem. 現在陶瓷的性能完全可以達到要求。只要你出得起錢,給你整把白金的都沒問題!



JackZ捷


硬度不夠槍管裡不是光滑的一根管子 裡面有膛線螺旋狀的讓彈頭經過時轉起來如果是陶瓷的一會就磨平了 ..


重溫你出生之路


你做一個陶瓷避孕套不是可以一直挺下去?


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