湖南工业大学研制出新型铝合金12.7毫米弹壳
第一个问题，铝合金弹壳是不是新技术？它的历史是怎样的？
上一个问题的答案肯定是否定的。铝合金弹壳（或称弹药筒）已经是非常成熟的技术，有几百年的应用经验和几千种弹药。美国是最早研制生产铝弹壳的国家，早在1890年前后，法兰克福兵工厂就试制了从7.62毫米到10.16毫米各种口径的铝弹壳。第一次世界大战期间，奥匈帝国、英国、德国等欧洲列强也研制了各自主流军用步枪口径的铝弹壳，如8毫米、7.7毫米、7.92毫米等。但由于缺乏强度和韧性都较好的铝合金材料，这些早期的尝试都失败了。特别是军用大威力步枪铝弹壳在发射时，弹壳侧壁会出现小孔、裂纹，或者火药气从底火室周围泄漏，导致弹壳烧穿变形，因此并不实用。
二战期间德国生产的7.92mm铝壳毛瑟步枪子弹
第二次世界大战前，铝合金开始大量应用在飞机上，但在枪炮炮弹的制造上一直没有突破。尽管德国等国仍对铝弹壳进行多次试验，但最终因性能无明显提高而半途而废。但美国陆军军械部却坚持到最后，反复试验论证了各种铝合金弹壳的可行性。1933年，法兰克福兵工厂试制了一批11.43毫米铝壳手枪子弹，由于膛压较低，经检测，子弹的使用性能令人满意。但在使用膛压较高的弹药时，铝弹壳仍容易出现故障。1949年，工厂尝试改进制造工艺，改为先冲压，再挤压，生产出的铝弹壳性能得到提高。 1956年，工厂采用当时最先进的7075铝合金和相应的制造工艺，生产并试验了2.5万发7.62毫米铝壳步枪弹，但试验结果发现，射击过程中弹壳壁经常破裂，底火泄漏、烧蚀现象依然普遍。1968年，工厂用性能更优的7475铝合金替代材料，又生产了2万发7.62毫米铝壳步枪弹，并在高射速的M134“米尼冈”机枪上进行了试验，但结果依然不尽人意。
铝弹壳用于膛压相对较低的手枪子弹上，性能一般能得到保证。
与此同时，美国也从未停止研究6067、7075等铝合金在更大口径弹药筒制造中的应用。除烧蚀、破裂外，遇到的主要问题还包括铝合金弹壳在高膛压下会出现“枪管停滞”现象，导致抽弹困难。20世纪70年代前，在军队中试验成功并装备的铝弹只有两种，分别是M67无后坐力炮的穿甲弹和M79单兵榴弹发射器使用的杀伤榴弹。其它铝弹或弹药筒均未投入实用或量产。
5.56毫米短程训练弹采用铝壳，膛压较低。
1969年，美国陆军又启动了为期3年的探索计划，确定铝弹壳的可行性。美国空军及有关军工、金属公司也继续推进铝弹壳和弹筒的研究。同时，综合性能更优良的新型铝锌镁铜合金的出现，以及粉末冶金法在高强度铝合金生产中的应用，终于解决了铝弹壳烧穿问题。到20世纪70年代初，铝弹壳基本投入实用。1972年8月，法兰克福兵工厂对7475铝合金制成的改进型铝弹壳5.56毫米步枪弹13940发进行了实弹试验。 试验用3支M16A1步枪进行，每支发射4000发子弹，分为三种情况：一是在正常膛压下发射，一是在高膛压下发射，一是在铝壳壁上预先刻有纵向凹槽的弹壳，以模拟加工时存在缺陷的弹壳。但3支步枪在试验过程中均无停射或其他故障，试验结束后，步枪的自动机构和导气管内均无残留物，仍可使用。包括180枚预先刻有纵向凹槽的弹壳在内，共检查了13940枚弹壳，无一发生烧穿或开裂，证明7475铝合金用于制造弹壳确实是可行的。1975年，用7475铝合金制造的铝弹壳被成功地用于A-10攻击机的GAU-8机炮使用的30毫米机枪弹。 至今，美国空军仍使用铝制壳体作为各种口径的航空炮弹。
在美军装备序列中，铝弹壳应用最为广泛的是航空机枪弹和低压榴弹。
在枪支和子弹方面，使用铝壳的仍然不多，但也有。例如美国有一家弹药公司叫CCI，早在上世纪80年代就推出了布雷泽系列手枪子弹，到1997年已发展到提供7种常见口径、24种子弹配置，包括10mm AUTO、.357 Magnum、.44 Magnum等膛压比较高的品种，在美国民用市场上至今仍很容易见到。其价格比铜壳手枪子弹便宜约五分之一，但比钢壳子弹要贵。布雷泽系列手枪子弹主要用于民用，警用和军用手枪子弹目前仍以铜壳为主。考虑到铝合金在高压气体作用下容易出现裂纹或小孔，这些商用铝壳都是一次性的，不能用于重新装填，这也限制了它的使用。
美国民用市场上的 Blazer 9mm 铝壳手枪子弹
第二个问题是，与更常用作子弹壳材料的钢和黄铜相比，铝有哪些优势？
应该说铝的优势并不明显，如果说有的话，最主要的还是轻。纯铝的比重是2.7克每立方厘米，钢的平均比重是7.85每立方厘米，前者只有后者的34.4%。铝合金因为加入了铜、锌、镁等成分，平均比重约为钢的36%。黄铜是三者中最重的，平均比重为7.85每立方厘米。三种材质的弹壳，如果大小相同，铝壳最轻。也就是说，在重量相同的情况下，用铝壳可以携带更多的弹药。以美国的6mm SAW子弹为例，钢壳弹头的重量是15克，而铝壳弹头只有11.6克，一颗钢壳弹头如果携带300发子弹，就是4.5公斤。 如果换成铝壳子弹，可以多携带87发子弹。从另一个角度来说，从材料消耗来看，如果用铝壳制造6000发30毫米机枪炮弹，只需要消耗1吨铝，而如果用钢壳，光是炮弹的重量就要近3吨。除了材料消耗，轻量化弹药对于机载武器系统来说显然更加有利。
美国的6毫米SAW试验弹最初采用的是铝壳（最右边），但最终选择了钢壳。
另外，铝弹壳相对于钢弹来说，质地较软，加工时模具损耗小，使用过程中对膛室、斜面等的磨损也小，可以减少零件磨损，增加武器寿命。同时，铝弹壳相对于钢弹来说，化学稳定性更好，长期存放时其力学性能不易发生变化，不易生锈。但就这些性能而言，铝弹壳明显不如铜弹壳。特别是铝合金的热容量较差，与同样的铜弹壳相比，空弹壳吸收和带走火药的热量较少，如果用于全自动武器，更容易发生枪管过热，导致弹药自燃等事故。
湖南工业大学采用冲压铝壳制作的贝壳杯，其制作工艺与传统工艺没有本质区别。
从经济性上来说，应该说铝并没有想象的那么好。铝在自然界的储量虽然很大，但是性质比较活泼，提炼难度大，能耗高。目前电解铝的价格在1.8万-2万元/吨，至于用来制造炮弹的高性能铝合金，价格至少要高出50%以上。相比之下，黄铜在4.5万-5.3万元/吨，而碳钢只有3500元/吨甚至更低。可见，钢材的价格还是最便宜的，而且作为普通弹药的炮弹材料，钢材的性能完全满足需要，也有几十年的成熟使用经验。因此，我国长期以来对大量装备使用的步枪、机枪等钢基炮弹材料，都采用了覆铜钢、涂漆钢、镀铜钢等钢基炮弹材料。 只是在最近几年，铜弹才开始用于少数几种需要强调准确性的弹药，例如狙击弹。
国内目前使用的镀铜钢壳价格便宜，可以满足基本需求。
制约铝合金应用的另一个因素是材料性能的差异。对于同一型号的弹药，铜壳和钢壳可以制成完全相同的尺寸，但铝、铜和钢的性能差异较大，特别是延展性和抗拉强度较低，因此壳底耐高压部位的壁厚一般需要增加。如果按照现有的尺寸制作，基本性能往往得不到保证，容易出现问题。因此，即使是同一型号的弹药，改用铝壳后，可能还需要从工艺到结构重新设计，特别是对于膛压较高、弹体较小的弹壳。例如，法兰克福工厂在1972年8月试射成功的14000发铝壳步枪弹，不仅弹壳经过预热，而且弹壳底部还有特殊的硅橡胶密封帽，这样即使弹壳出现小孔或裂纹，也不会影响射击的安全性。 一旦需要进行这样的“专业化”，成本往往就会居高不下。范教授所说的“新材料制造的每颗子弹重量比传统子弹轻65%，成本便宜75%左右”只是理想化的实验室数据，实际操作中很难达到。
如果铝壳没有妥善存放，其耐腐蚀性并不比钢壳好。
第三个问题，铝合金壳体在我国的应用水平如何？
首先要指出的是，我国在铝合金壳体的制造和使用上并不是空白，已经有不少成功的产品和可借鉴的经验。据公开资料显示，至少从1981年起，我国就开始了壳体用铝合金的研发，当时称之为“轻合金材料”壳体。通过相关金属冶炼厂和军工企业的合作，成功仿制出7075、7475等高性能铝合金材料。在此基础上，经过十余年的探索和大量的实验，在20世纪90年代后半期，我国自主研发出了具有自主知识产权的某牌号铝合金，其特点是屈服强度高、抗拉能力强，用其加工的壳体受应力腐蚀开裂影响小、贮存时间长，能满足战术技术要求。随便在网上搜索一下，就能找到很多重庆大学等机构较早撰写的论文，如《铝合金壳体成形工艺及热处理工艺优化研究》等。 所以，即使配备了湖南工业大学的产品，也绝不会是“全国首创”
在国产军用弹药中，铝弹壳的使用比例已经很高
铝弹壳的使用最早是在民用和警用产品上，早在上世纪80年代，绥化前进机械厂国产“金环”牌猎枪弹就开始使用铝弹壳。随后，仿制国外产品的38mm防暴枪发射的催泪弹、爆炸弹、烟雾弹等非致命性弹药也研制了相应的铝弹壳。军用弹药中真正使用铝合金弹壳是从仿制单兵手榴弹开始的。在对越自卫反击战中，我军先后缴获了美制M79单发和M203枪挂榴弹发射器及其M406高爆破片手榴弹。 他们的研究和仿制，特别是M406的带钟表机构的枪口保险设计、内部预制槽冲压弹头以及采用挤压法制造的铝合金弹壳等先进技术，对国产单兵榴弹发射器系统的发展起到了重要作用。而当时我国相关研究才刚刚起步，经过多年的消化吸收，91式防暴榴弹发射器及配套的35毫米系列防暴弹药于90年代初正式定型。虽然口径有所缩小，但91式防暴弹药在系统总体原理、结构设计特别是药筒结构、制造工艺等方面都受到M406榴弹的较大影响。我国随后在此基础上，发展了一系列结构布局、自动方式不同的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。 它们的弹壳全部采用铝合金制成（其实弹药的其他部分，包括发射装置本身也大量使用各种铝合金）。国内另一种大量使用铝弹壳的武器是QBS09式军用霰弹。由于与其配套的09式霰弹发射的是较重的钨合金弹丸，为了减轻弹药重量，保持良好的服役性能，该弹也采用铝合金弹壳。此外，近年来，也有一些使用铝/塑混合弹壳的新尝试，主要体现在空包弹、训练弹等新型弹药中。由于其早已被广泛应用，相关报道声称湖南工业大学的成果解决了我国自主制备特种铝合金材料的“瓶颈”技术瓶颈，或许有些言过其实。
金环牌铝壳霰弹枪弹壳（下）和嘉陵牌塑料壳霰弹枪弹壳（上）
国产38毫米催泪弹的铝壳采用挤压成型，再经过机械加工而成。
对越自卫反击战中缴获的美国40mm手榴弹，对国产手榴弹的发展起了很大的作用。
国内自动榴弹发射器及其弹药已大量采用各种铝合金材料
最后要说的其实是半个问题，那就是目前国产铝合金弹壳应用的差距在哪里？这个差距主要体现在加工工艺上，与国外产品相比，国产铝弹壳的挤压铝壳表面明显不够光滑，留下明显的加工痕迹，尺寸无法做到精准，尤其是长度、直径比较大的弹壳，大多数最后都要经过机械加工，这也是国产弹壳的通病。当然这并不妨碍国产铝弹壳的质量，湖南工业大学新材料研发的成品主要是12.7mm大口径机枪弹。 所谓“铝合金弹壳膛压超过400MPa，耐1000℃以上瞬时高温，弹头初速超过1200m/s，与钢弹相比，整体质量减轻20%以上（这与上文说的减重65%不一致）”，都是指这枚12.7mm弹壳。但单从公布的照片来看，这批12.7mm弹壳采用Boxer底火弹膛，对冲压或挤压精度要求不高，弹壳表面加工质量也很一般。至于演示用的三枚铝合金弹头，更是加工得比较粗糙。其实要证明新工艺有效很简单，因为35mm榴弹和09式霰弹枪弹壳都是湖南本地生产的，如果湖南工业大学的工艺能有效解决他们目前生产中存在的质量问题，那这些工艺一定是真正有效的。 最后，请注意，新闻结尾还有一句话，“目前，新材料壳体正在进行常规低温、高温测试，努力向工业化生产迈进。”也就是说，即便性能合格，量产问题仍未解决，能否投产、成本如何，最终都是未知数。
国产09式霰弹枪弹壳底部的加工痕迹十分明显
国产12.7mm铝底塑壳复合空弹
而对于我来说，我真心希望湖南工业大学的这些成果是真正有价值的，能够成功投入实用。但就铝合金外壳而言，我个人认为并不是一个很有前景的科研方向。综上所述，目前还没有迫切需要用铝合金材料替代现有的钢、铜外壳材料。在目前的情况下，铝外壳并没有特别的战略意义，也没有特别广阔的应用前景。即使未来有升级的需求，更可能是目前正在兴起的聚合物外壳，甚至是无壳外壳，而不是依然采用金属材质的铝合金外壳。
聚合物弹壳是军用弹药未来最有可能的发展方向
湖南工业大学迎来教育厅专家组调研，共促本科教育提升发展
刘旺指出，此次省教育厅开展高水平本科教育专题调研，不仅是湖南工业大学向兄弟院校学习的难得机遇，也是推动本科教育提升发展的难得机遇。刘旺强调，湖南工业大学坚持以本科教育“领军工程”为抓手，落实立德树人根本任务，始终突出本科教育的基础地位和人才培养的中心地位；坚持以“双一流”建设为统筹，加强经费投入、条件保障、资源整合、团队支撑和产教协同；坚持依托区域产业优势，突出需求导向，加快构建教育链与产业链、人才链与创新链深度对接的本科教育体系； 坚持“学习为本”和“四个回归”，持续深化教育供给侧结构性改革，紧紧围绕本科教育内涵发展主线，不断提升人才培养能力和教育供给水平。
李若梅向专家组介绍了湖南工业大学高水平本科教育“领军工程”工作情况，汇报了学校在强化本科教育中心地位、落实立德树人根本任务、深入推进教学改革、完善教学质量保障体系、发挥一流学科引领作用等方面的举措和成效，同时阐述了存在的问题和困难，并就进一步加强全省高水平本科教育建设提出了意见建议。
蒋志胜介绍了本次专题调研的内容、形式和要求，充分肯定了湖南工业大学高水平本科教育“领军工程”取得的成绩和特色。蒋志胜表示将把湖南工业大学反映的典型经验、问题困难、意见建议等向省教育厅汇报，同时也建议省内兄弟院校加强沟通合作，不断推动我省本科教育高质量发展，共同助力“教育强省”建设。
会前，专题调研专家组通过参观课堂、视察实践教学场所、与教务处等部门负责人和师生座谈等方式，了解湖南工业大学高水平本科教育建设情况。
（唐乐天、徐杰）
