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热兵器的核心材料,中国氢化镁的产业地位

发布日期:2025-05-23 21:13    点击次数:190

西方列强之所以能用武力打开中国的市场,就是热兵器的杀伤能力要远强于冷兵器。而热兵器就是依靠黑火药、无烟炸药等燃料的快速燃烧,通过化学能转化为动能实现远程杀伤,而冷兵器需要依赖人体力量的支撑,人的体能是有限的。

因此,热兵器强大与否主要取决于化学燃料的性能。当然,核武器因为依靠核变化产生能量,自然和化学燃料不可同日而语。热兵器威力很大,这就要求其化学性质要稳定,否则就会使维护成本增加的同时伤害自己。

现在世界的火药已经发展到何等水平了呢?

我们先了解一下火药的历史。在中国四大发明之一的黑火药传播到世界各地之后,世界火药迎来了快速发展,按照火药爆炸时爆轰波传播速度,我们把火药划分为四代。

第一代火药是硝化甘油(C₃H₅N₃O),纯硝化甘油化学性质极不稳定、感度太高,但通过海藻土吸收后制成的达纳炸药,稳定性得到提升。纯硝化甘油的爆轰速约7700米/秒,能量密度是传统黑火药的10倍以上,比黑火药爆轰速度300~500米/秒快20倍左右,这种火药主要用于工业爆破和军事用途,它改变了世界战争史。

第二代火药是TNT(三硝基甲苯),TNT通过人工有机合成,爆炸能力较强,性质稳定,可用于机关火炮的密集火力射击。在二战中发挥了极大作用,直到现在仍大量使用,并作为现在弹药爆炸威力的通用评价标准。例如中国最近试爆的重2公斤非核氢弹装置,其爆炸威力相当于30公斤TNT。

第三代火药主要有黑索金(RDX)和奥克托金(HMX)。黑索金爆轰速度达到8500到8600米/秒,用于多管火箭重炮的规模压制打击,能大规模提高武器的威力和射程。奥克托金爆轰速度达到9100米/秒,晶体密度更大,在相同空间内可以多装入更多的装药,因此非常适用于远程火箭导弹的非接触不对称作战。

第四代火药CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷),其爆炸威力非常大,爆轰速每秒9500米,是氢化镁出现之前,世界上最先进、威力最大的化学火药。其威力足以达到TNT的3倍。CL-20可用于战术武器中,甚至有可能替代战术核武器对目标进行打击。

由此可见,火药的爆轰速度不断提升,安全性不断提高。

但是,爆轰速度提升的难度越来越高,就如电脑的CPU,主频基本就停止在3Ghz左右了,现在主要是通过并行运算来提升运算效率,例如使用多核、多线程提升其整体运行速度,甚至在很多地方开始用GPU,而GPU最大优势就是并行运算。

火药的安全性是必须要十分注意的问题。“火药”为什么叫火药?原因就是它本身就是一种药,其硫磺、硝石和木炭粉的组合就适合杀虫、辟湿气瘟疫等,在冷兵器时代,是非常适宜随身携带的“万金油”,这种通用性使得其成为士兵外出作战时的常备药品。这种药物的最大问题就是容易起火,所以广大基层士兵虽然不知道其药物成分,但是知道这种药容易起火,于是就形成了“火药”的称谓。这个我在《能否用放爆竹来帮助防治新冠肺炎疫情》简要说了一下,感兴趣的可以看一下。纯硝化甘油因其化学性质极不稳定,处理不当往往会造成严重事故,例如1978年德国瓦萨格化学公司爆炸事件,操作人员转运600kg硝化甘油/硝化乙二醇混合物时因操作失误引发爆炸,随后触发其他工房1900kg同类物质殉爆。爆炸冲击波导致800米内建筑损毁,设备碎片飞散,致3人死亡、7人受伤。

通过海藻土吸收后制成的达纳炸药就稳定多了。通过人工有机合成TNT,爆炸能力较强,而且性质稳定,于是被大规模使用,并成为以后火药爆炸威力的通用评价标准。氢化镁是一种白色结晶固体或灰白色粉末密度为1.45 g/cm³,熔点大于250℃,在1个标准大气压下,氢化镁加热至289℃才会分解成镁和氢气。因其大密度、高熔点和分解温度,而且氢化镁在干燥空气中非常稳定,于是非常便于运输和储存。这就为氢化镁的规模化使用打下了良好基础。

火药的爆轰速度提升的性价比已经不高了,安全性也已达标,那么后面往哪个方向发展?

往能量密度和可控性两个方向发展。

单位质量、单位空间的火药,其蕴含的能量越高,其价值就越高,这个在《非核氢弹的原材料——MgH₂,民用与军工的灰色地带》已介绍了,这里不再赘述。总之,氢化镁的能量密度为TNT的30倍,是CL-20的10倍。

可控性就是指其爆炸速度的控制,我们规模制造的氢化镁其爆炸过程可以持续2秒钟以上,而之前的火药爆炸过程一般只能持续0.1秒,0.1秒和2秒,其效果就天差地别。我们可以根据实战需求来调整其爆炸过程时间,就会产生多种用途的炸弹。

能量密度又影响着弹药的发射速度和打击距离。早期火炮依赖黑火药作为基础推进剂,通过硫磺、木炭与硝酸钾的混合物实现快速燃烧,但因能量密度低、残渣多,逐渐被取代。以硝化纤维素为主要成分的单基火药,通过溶剂塑形制成,燃烧稳定且烟雾较少,常用于常规火炮装药。由硝化纤维素与硝化甘油复合而成双基火药,燃速和能量密度显著提升,适用于需要高膛压的高速火炮。在双基火药基础上添加硝基胍等成分构成的三基火药,进一步降低燃烧温度并减少炮管烧蚀,延长武器寿命。

中国CL-20和氢化镁的产能现状

对于热兵器,火药的重要性竟然达到如此程度,那么做为火药的天花板CL-20和天外天的氢化镁,中国的产量和技术水平在整个蓝星上处于何种地位。

中国自2011年开始大规模生产CL-20炸药,经过多年的技术改进和工艺优化,已经实现了低成本、高效率的工业化生产。中国量产的CL-20高能炸药每公斤成本价仅几百元,仅为美国生产成本的十几分之一。2024年有消息称甘肃白银的CL-20生产线投产,每公斤成本压到200元。而且,中国CL-20炸药的产量占全球总产量的比例非常高,保守估计超过80%。

现在,中国2024年镁的年产量102.6万吨,占全球85%以上,这为氢化镁的生产提供了丰富的原料基础。中国在氢化镁生产技术上取得了重大突破,例如采用低成本“一锅合成”技术,进一步提升了生产效率和产能。中国在氢化镁生产方面处于领先地位,尤其是在镁基固态储氢材料领域。中国镁基固态储氢材料的产量在全球范围内占据重要地位。2023年中国氢化镁的总产量达到12,000吨;2025年年初富德金煜在陕西榆林的百吨级氢化镁固态储氢材料生产线已成功开车,该生产线年产量可达150吨。综上所述,中国在氢化镁的生产上具有显著规模成本优势,不仅产量高,而且在技术上不断创新,进一步巩固了其在全球氢化镁市场中的重要地位。

总之,中国的强大工业产能,为中国提供了巨量且成本低廉的CL-20和氢化镁。这就是当下中国在美国围堵打压面前有如此定力的重要物质基础,所以中国何止不跪,还要重整乾坤。

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