8月中旬，网上出现了一条不那么令人印象深刻的消息，但内容与国产轻武器密切相关，湖南工业大学教授团队范彩河成功研发出新系列壳壳铝和铝壳产品。如果去掉那些修改后的文字，其干货可归结于：1、这种"新型轻武器用高强度铝合金外壳"为自构设计 3、铝壳采用"自主研发模具"冷冲成型;4、采用新型壳体铝制12.7毫米口径弹壳体已通过权威军事机构实弹试验验收，"参数符合军工使用标准"。一系列"自主""自主""权威"听起来非常鼓舞人心，各大媒体平台转载了"全国第一"等标题。不管是不是这样，理想与现实有多大的区别，未来设备的实际情况自然会得出一个结论。我想我们在这方面都有同样的感觉，在过去20年中有很多实际的例子。在这里，我想通过问自己三个问题来帮助你找到自己的答案。
由新型铝合金制成的12.7毫米外壳由湖南工业大学开发
第一个问题是，铝壳是一种新技术吗？它的历史是什么？
对于前一个问题，答案必须是否定的。铝制弹壳或弹药筒已经是一项成熟的技术，在数千种弹药的应用方面拥有数百年的经验。第一个开发和生产铝制外壳的是美国，大约在1890年，法兰克福武器厂测试了从7.62毫米到10.16毫米的各种口径范围的铝壳。第一次世界大战期间的欧洲列强，如奥匈帝国，英国和德国，也开发了自己的主流军用步枪口径铝弹，如8毫米，7.7毫米和7.92毫米。然而，由于缺乏具有良好强度和韧性的铝合金，这些早期的尝试失败了。特别是军用大马力步枪铝制炮弹，发射弹壳时侧壁会出现小孔、裂缝，或者火药气体从火室底部泄漏出来，造成炮弹燃烧变形，因此不切实际。
德国在第二次世界大战期间测试了7.92毫米铝壳毛瑟步枪炸弹
到第二次世界大战时，铝合金被广泛用于飞机，但在制造炮弹外壳方面没有取得突破。虽然德国等国家对铝壳体仍有许多试验，最后因为性能没有明显提高而中途通过。但美国陆军军械部坚持其枪支，测试和测试各种铝制炮弹的可行性。1933年，一批11.43毫米铝壳手枪炸弹在法兰克福武器厂进行了测试。由于枪管压力低，被测枪的运行性能令人满意。然而，当应用于高压弹药类型时，铝制炮弹仍然容易失效。1949年，该厂试图改进制造工艺，而不是压制再挤压，生产铝壳的性能有所提高。1956年，采用最先进的7075铝合金和相应的制造工艺，该厂生产并测试了25000发7.62毫米铝弹炮弹，但试验结果发现，弹壁在发射时破裂较多，火下气体烧蚀仍然很常见。1968年，该工厂用性能更好的7475铝合金取代了这种材料，又生产了20，000发7.62毫米铝壳步枪炸弹，并在高速M134"Minigang"机枪上进行了测试，结果很差。
铝制炮弹用于压力相对较低的手枪，其性能一般可以得到保证
同时，对于6067、7075等铝合金在大口径弹药枪管制造中的应用，美国也没有停止研究，遇到除烧蚀破裂外的主要问题，其中高压铝合金外壳会出现"停滞"现象，面临炮击困难的问题。在1970年代之前，只有M67后座力炮成功地与两枚铝制炮弹，即破甲炸弹和M79单人榴弹发射器并排安装。在实践或批量生产中没有其他铝外壳或墨盒使用过。
带铝壳的5.56毫米短程训练射弹在负载压力下也很低
1969年，美国陆军启动了一项为期三年的勘探计划，以确定铝壳壳的可行性，美国空军和相关的军事和金属公司继续推进对铝壳和弹药筒的研究。同时，一种综合性能较好的新型铝锌镁铜合金的出现以及粉末冶金技术在高强度铝合金生产中的应用，终于解决了铝壳烧穿的问题，到20世纪70年代初，铝壳的实用化基本实现。1972年8月，法兰克福武器厂测试了由7475铝合金制成的5.56毫米步枪炸弹的改进版本。试验是用三支M16A1步枪进行的，每支步枪发射4000发子弹，并分为三种情况，一种是正常压力射击，一种是在高载荷压力条件下发射的，一种是预先刻在铝壳壁槽中，以模拟炮弹外壳的弊病的加工。然而，测试中的三支步枪都没有停止射击或其他故障，测试后，步枪的自动机构和气管没有残留物，仍然可以使用。包括预雕槽中的180个壳体，对13，940个壳体进行了检查，没有发生烧穿或破裂，证明7475个铝合金壳体确实是可行的。1975年，同样由7475铝合金制成的铝制弹药筒成功应用于A-10攻击机GAU-8机炮中使用的30毫米机壳。今天，铝制炮弹用于美国空军使用的各种口径空中炮弹。
在美国军事装备序列中，铝制炮弹最广泛地用于空中炮弹和低压手榴弹。
在弹药方面，今天使用的铝制炮弹仍然不多，但并非没有它们。例如，在美国，有一家名为CCI的弹药公司，它早在1980年代就推出了Blazer系列手枪，到1997年已经发展到提供七种普通口径和24种弹头配置，包括如10毫米AUTO、.357 Magnum、.44 Magnum等相对高压的品种，在美国私人市场上仍然很容易看到， 它的价格比铜壳手枪炸弹便宜大约五分之一，但比钢壳子弹贵。Blazer系列手枪弹主要用于民用，警察、军用手枪炸弹仍以铜弹为主。考虑到铝合金在高压气体的作用下容易出现裂纹或小孔，这些商用铝壳是一次性的，不能用于曲目，这也限制了它们的表面。
美国民用市场上的Blazer 9mm铝壳手枪炸弹
其次，铝与钢和黄铜相比有什么优势，钢和黄铜更常用作壳体材料？
应该说，铝的优点并不明显，如果有的话，最重要的只有一个，那就是轻。纯铝的比例为2.7克/立方厘米，钢的平均比例为7.85/cm3，前者仅为34.4%，铝合金由于添加了铜、锌、镁等成分，平均比例约为钢的36%，而黄铜是三者中最重的，平均比例为7.85/cm3。这三种材质的外壳如果大小相同，铝壳是最轻的。换句话说，在相同的重量条件下，铝制炮弹可以携带更多的弹药。以美国6毫米SAW子弹为例，钢壳的重量为15克，铝壳仅为11.6克，携带300发子弹的钢壳炸弹为4.5公斤，对于铝壳炸弹，可以额外携带87发子弹。另一个角度，从材料消耗的角度来看，同样制造6000发30毫米的器官外壳，如果使用铝壳，只需要消耗1吨铝，而如果使用钢壳，仅外壳重量就将近3吨。除了消耗材料外，轻型弹药显然比机载武器系统具有优势。
美国的6毫米SAW试验炸弹从铝壳（右）开始，但最终选择了钢壳
此外，与钢相比，铝壳比较柔软，加工时模具损失小，使用时对子弹、斜坡等部位的磨损比较小，可以减少零件磨损，提高武器寿命。同时，与钢相比，铝的化学稳定性更好，长期储存在机械性能上不易改变，也不易生锈。但就这些性能而言，铝壳明显不如铜壳。特别是铝合金热容较差，与同铜壳相比，炮弹吸收和带走的火药热量少，如果用于全自动武器，枪管更容易过热，造成弹药自燃等事故。
湖南工业大学壳体铝冲压成型的壳壳颤音的制造工艺与传统技术没有根本区别
从经济上讲，应该说铝没有达到应有的水平。在自然界中，虽然铝元素的储备，但由于性质比较活跃，精炼难度大，能耗较高，电解铝目前价格在18-200万元/吨，至于制造壳体高性能铝合金的价格至少高出50%。相比之下，黄铜在4.5-53000元/吨，而碳钢只有3500元/吨以下。可见钢价格仍然最低，而作为普通弹药的炮弹材料，钢的性能完全满足了需求，而几十年来在大量设备、机弹使用方面的成熟经验，长期使用铜涂层钢、涂漆钢和镀铜钢等钢基炮弹材料，只是近年来在狙击枪弹等各类弹药上需要强调精度上使用铜弹壳。
国产铜盖钢壳，价格低廉，可满足基本需求
铝合金应用的另一个限制是材料性能的差异。对于同类型的弹药，铜壳和钢壳的尺寸可以完全一致，但铝和铜、钢两种材质在特性上有很大的区别，特别是延展性、抗拉力低，所以炮弹底耐高压部分的壁厚一般需要增加，如果按照现成的尺寸制作， 往往不能保证基本性能，容易出现问题。所以即使是同一种弹药，换成铝制外壳后，也可能需要从工艺到结构进行重新设计，压力越高，外壳的尺寸越小越大。例如，1972年8月，法兰克福工厂成功测试了14000发铝弹的炮弹，不仅对炮弹进行了预处理，而且炮弹底部还装有特殊的硅橡胶密封盖，即使炮弹出现小孔或裂缝，也不会影响发射安全。一旦需要这种"专业化"，成本往往会居高不下。范教授声称"由新材料制成的子弹比传统炮弹轻65%，成本低约75%"，这是在实践中难以实现的理想化实验室数据。
铝壳如果缺乏合适的储存条件，则不比钢壳更耐腐蚀
第三个问题，我国铝合金外壳的应用水平如何？
首先，需要指出的是，国内铝合金材料外壳的制造和使用并非一片空白，已经有许多成功的产品和经验的借鉴。据公开资料显示，至少从1981年开始，国内开始发展铝合金壳体，当时被称为"轻合金材料"壳体。经过相关金属冶炼厂和军工企业的成功，纷纷仿制了7075和7475等高性能铝合金材料，在此基础上，经过十多年的探索和大量试验，在20世纪90年代下半叶自行研发出具有自主知识产权的铝合金品牌， 其特点是屈服强度高，抗拉强度强，以其加工外壳，在应力腐蚀的影响下破裂，贮存时间长，能满足战术技术要求。在网上随意搜索一下，可以发现，有时间较早由重庆大学等单位撰写的《铝合金壳体成形工艺优化与热处理工艺研究》等论文。因此，即使湖南工业大学的产品得到设备，也绝不会是"全国第一"
在国产军用弹药中，铝弹的比例一直很高
铝壳的使用首先用于民用和警用产品。早在20世纪80年代，伲华前机厂的国产"金环"霰弹枪弹丸就开始使用铝制弹壳。随后，根据国外产品仿制的38毫米防暴炮，其发射催泪瓦斯、雷管、烟雾弹等非致命弹药，还研制出相应的铝制炮弹。铝制炮弹在军用弹药中的真正用途始于对单人手榴弹的模仿。在越南自卫反击中，我军缴获了美国制造的M79单发、M203炮悬挂的两枚榴弹发射器及其使用的M406高爆手榴弹。他们的研究和模仿，特别是M406配合表体的枪械保险设计、内部预制凹槽冲压作战部以及采用铝合金外壳的挤压方法等先进技术，对国产单人榴弹发射系统的发展起到了重要的参考作用。当时国内的研究刚刚起步，经过多年的消化吸收，到20世纪90年代初已经正式定型了91型防暴榴弹发射器和配套的35毫米系列防暴弹药，虽然口径有所减小，但在系统的整体原理、结构设计上，尤其是枪管结构上， 制造过程中，91型防暴弹都受到了M406手榴弹的极大影响。在此基础上，随后开发了一系列具有不同结构布局和自动方法的35毫米/40毫米榴弹发射器，包括最新的QLU11 35毫米狙击手榴弹发射器，其外壳由铝合金材料制成（实际上，各种铝合金也大量用于弹药的其他部分，包括发射器本身）。另一种经常使用铝制炮弹的国产武器是QBS09军用霰弹枪，由于重型钨合金弹丸与其匹配的09弹丸一起发射，为了减轻弹药的重量，同时保持更好的服役性能，炸弹还采用了铝合金弹壳。此外，近年来，出现了一些铝/塑料混合材料外壳的新尝试，主要在安全气囊炸弹、教练炸弹等新型子弹上。由于应用广泛，相关报道称，湖南工业大学解决了我国自主制备铝合金专用材料的"卡脖子"的技术瓶颈，可能略显夸张。
金环铝弹枪炸弹（下图）和嘉陵牌塑料弹丸（上图）
38毫米催泪瓦斯罐的铝壳经过挤压成型后由汽车制成
越南自卫反击中缴获的美产40毫米手榴弹，在国产手榴弹的发展中发挥了很大作用
各种铝合金材料已广泛应用于国产自动榴弹发射器及其弹药
最后，这也是一个半问题，那就是，现在国产铝壳应用的短板在哪里？这种差距主要体现在加工过程中。与国外产品相比，国内铝壳挤压成型表面明显不光滑，留下明显的加工痕迹，尺寸不准确，特别是长直径较大的壳体，绝大多数是最终的汽车系统，这也是国内壳体的常见病害。当然，这并不妨碍国产铝壳的使用质量。湖南工业大学新材料研发，主打12.7毫米大口径机枪弹壳，称"铝合金炮弹压力大于400MPa，抗瞬时高温超过1000°C，弹头初始转速为1200m/s以上，与钢壳相比，整体质量降低了20%以上（这里和前面提到的失重65%存在矛盾），"都是指这个12.7毫米的炮弹。然而，仅从公布的照片来看，12.7毫米的外壳使用Boksai风格的底腔，冲压或挤出精度低，外壳的表面光洁度质量非常一般。至于用于显示器的三铝合金泰隆，则是粗加工。事实上，要证明新工艺非常简单，因为35毫米榴弹、09枚射弹都是在湖南本地生产的，如果湖南工业大学工艺能够有效解决他们目前的生产质量问题，那么这些工艺肯定是真正有效的。最后，请注意，新闻结尾有一句话，"目前，新材料外壳正在进行常规的低温、高温等试验，并向工业化生产方向努力推进"，即即使性能合格，尚未解决批量生产的问题，也可以投入生产， 它的成本终于未知。
国产09外壳底部的汽车系统痕迹明显
国产12.7毫米铝底塑料外壳复合材料空包装炸弹
就我而言，我衷心希望湖南工业大学的这些成果真的有含金量，能够成功付诸实践。但就铝壳而言，个人并不认为这是一个有希望的科学方向。综上所述，现有的钢铜壳材料目前还没有被铝合金材料取代的迫切需要，在目前的情况下，铝壳并不具有特殊的战略意义或特别广阔的应用前景。即使真的需要以后的替代，更大的可能性是目前兴起的聚合物弹壳，甚至是无壳炸弹，而不是金属合金弹壳。
聚合物弹弹代表了军用弹药最有可能的未来方向