关注供应链安全：各作战域主要武器关键原材料一览

主战坦克或步兵战车各部件与所需原材料

• 传感器

现代主战坦克的能力评估不仅依赖于如火力、防护能力和机动性等传统指标，还越来越依赖于其传感器和光电设备的先进程度。先进的传感器能增强战场感知能力，使乘员有可能从更远距离就发现、识别和确认目标。传感器越来越复杂，其制造依赖多种关键材料。基本的玻璃和镜子使用硅和陶瓷，而在能见度低的环境中至关重要的红外和夜视装置则含有汞、碲化镉、锗、铜和钽。激光测距仪和炮口校准参考系统（MRS）是现代坦克的常见设备，用于在目视识别到目标后加快射击解算。这些设备可能使用掺钕钇铝石榴石、铟和铒等。钕和钇都是稀土元素，根据美国地质勘探局数据，94%的钇来自中国。

• 通信系统

通信系统被视为现代战场环境中的关键差异化因素，尤其是在越来越多国家开始推动多域作战概念的背景下，如何实现更快速、更安全的通信变得更加重要。此外，在不同作战单元之间共享准确的信息对于实现高效的指挥控制和战术成功至关重要。无线电和战场管理系统是主战坦克通信能力的关键组成部分，而这些高科技系统的制造需要使用铜以及其他关键材料，例如砷化镓、氮化镓、铍、硅、银和铟。

• 武器

西方主战坦克的主炮通常是大口径的滑膛炮或线膛炮，可发射多种类型的弹药，包括穿甲弹和高爆/杀爆弹。根据坦克所承担的不同作战任务，其装备的弹药类型比例则有所不同。炮管的关键特性之一是高抗拉强度，以承受反复射击时产生的高压，防止变形。一些特殊材料也用于减轻因反复射击导致的受热不均和振动。同时，瞄准精度受到的影响也可以通过校炮装置进行修正。炮管设计通常包括一层由耐磨材料制成的内衬，以延长使用寿命并保持精度。坦克武器系统所用的重要关键材料包括锑、碳、锰合金、铬、镍、钼和钒等。

• 车体

坦克车体是整辆车的“框架”，在战场环境下支撑并保护关键系统。坦克车体由高强度钢和先进合金制成，主要吸收和分散战斗中产生的冲击力，从而确保坦克的稳定性和生存能力。车体构造中会用到铍合金、轻型铝合金和超高强度钢。

• 装甲

在主动防护系统的发展与集成不断推进的同时，坦克装甲作为一种被动防护系统，其技术也日益复杂化。主战坦克装甲采用钨合金、复合材料及其他元素构成，具有高比强度（即强度高重量小），目的是吸收并分散来袭弹药（包括化学能战斗部弹药和动能穿甲弹）的能量。主战坦克装甲通常采用多层间隔装甲或倾斜装甲结构来提升防护效果，所用材料不仅包括高强度钢，还包括复合材料（如填充陶瓷的塑料）、钨合金、钛和碳化硼。

主力水面战舰各部件与所需原材料

现代军舰构造使用了多种关键材料，但总的来说海战武器所用材料的种类少于航空航天、陆战或制导武器领域。尽管如此，海军对多种被认为存在中等供应链风险的材料仍有大量需求，例如铝、铁（以及钢）、石墨、钛和铜。考虑到西方海军对其高端主力水面战舰提出的全面作战能力需求——涵盖反潜、反舰和防空任务，因此，需要多种关键材料来支持现代军舰及其系统的设计。其他具备类似作战任务和装备的舰艇也同样如此；而在潜艇的设计与建造中，对关键材料的依赖可能更高。

铝在舰船建造中被大量使用，包括用于甲板、上层结构的部分组件，以及舱室内部的管道等部件。在某些情况下，铝被视为钢的替代材料，其相对较轻的重量是一项重要因素。铝也被用于舰船的多个系统中，包括雷达部件、推进系统的部分元件，以及海军武器及其壳体，如主炮、鱼雷和导弹弹体等。

石墨不仅用于电池技术，也用于雷达和声呐系统。这些系统应用以及其他高频组件与光电设备也会使用镓合金。铬、钴、铜、铁（与钢）、镍和钛等其他材料则被直接使用，或添加到钢和合金中，广泛应用于舰体、甲板、上层结构和舱室等部分位置，也用于电缆和设备配件。

钛、钛合金、镍、铬、锰、钼、钒和钢被用于舰炮、鱼雷发射管等装备，也用于如阀门和热交换器等较小的机械部件。除了钴、铜、钛和镍，钐等稀土元素也存在于海军推进系统中，包括柴油发动机、燃气轮机、侧推器、变速箱、传动轴和螺旋桨等设备中。支持这些推进系统的电动机，以及潜艇当前和未来的电池技术，还依赖铅和锂等材料。先进电池的电极、导线和其他导电部件，以及涂层和封装材料，需要使用铜、石墨、硅、铝、钴、锰和镍。

雷达、声呐换能器、干扰装置和瞄准系统等海军系统同样用到关键材料。与其他作战领域一样，海战领域的信息技术、通信和作战系统的组件中也可能含有稀土元素，例如微芯片、数据存储器、光纤电缆、显示屏、磁体、光学镜片和激光器等组件。美国国防部门尝试通过量化的方式表现海军对稀土的依赖程度，例如，一艘“阿利·伯克”级驱逐舰大约需要2.3吨稀土元素，一艘“弗吉尼亚”级核潜艇则需要约4吨。

先进战机各部件与所需原材料

随着飞行平台的不断升级、隐身技术的越来越广泛应用，以及传感器和电子设备的日益进步，飞机平台中所含关键原材料的数量也可能随之增加。这一点在现役的F-35战机上已经体现得很明显。

2013年，美国国会首次对一架F-35中所含稀土元素数量之庞大表示担忧（这很可能是指所有含稀土元素痕量的部件的总重量），并委托编写了一份列出所有含稀土元素的部件的报告。自那以后，F-35所需的稀土和其他关键原材料的供应问题一直引发担忧。

F-35所用的F135发动机中，其结构体和轮盘采用钛金属制造，而转子叶片和静子叶片则使用了单晶镍基高温合金。F-35B型攻击机的升力系统叶片箱用于控制气流并实现短距/垂直起降，该系统中含有铝和钛。

F-35将动力供应与热管理系统整合为“综合动力包”（IPP）。该系统的关键部件——涡轮机，使用了钐钴磁铁。2022年，美国发现这些磁体所用材料来自中国，导致F-35的交付一度暂停。经调查，美国国防部最终认定这些材料不会构成安全或飞行风险，交付随后恢复。综合动力包还集成了锂离子电池，在飞行过程中为控制面和电力系统提供紧急备用电源。更广泛地说，F-35的电动机所用的磁铁中还包含镝、钕、镨和铽。

F-35传感器系统的核心——AN/APG-81有源相控阵雷达，采用含砷化镓的组件。但未来的Block 4版本F-35将配备新型AESA雷达——AN/APG-85，该雷达预计将改用含氮化镓的组件。F-35战机上用于态势感知和探测追踪导弹/飞行平台的AN/AAQ-37分布式孔径系统（DAS）也可能有含镓组件，这是由于雷神公司用于制造氮化镓雷达的工艺与此类似。美国与欧盟目前都主要依赖中国供应镓。

AN/AAQ-40光电瞄准系统（EOTS）用于前视红外和远程红外搜索追踪，其中的方位万向节壳体组件（azimuth gimbal housing unit）采用铍铝合金。铕、铽和钇等材料也与激光指示器的生产有关。整个AN/AAQ-40系统被封装在蓝宝石窗口内。美国为欧盟提供60%的铍，而铕、铽和钇则完全依赖中国供应。AN/ASQ-242通信、导航与识别系统（CNI）集成了射频硬件与计算机处理器，其核心材料可能包括硅。

F-35的机体主要由复合材料、铝和钛构成。机身和尾部结构由复合材料制成，起落架、舱门、襟副翼和前缘襟翼亦是如此，但前缘襟翼中还含有钛部件。机身表层采用双马来酰亚胺和碳纤维/环氧树脂复合材料制成，翼尖整流罩则使用碳纳米管。该机的舱壁由铝和钛制成，而翼盒和外挂架则采用铝。

2023年末，F-35关键零部件的重要制造商豪迈航空航天公司（Howmet Aerospace）因暂停交付含钛部件而被洛克希德·马丁起诉。导致这一暂停的原因是价格争议——源自俄乌冲突后全球钛供应趋紧。该案最终在庭外和解，但体现出材料供应中价格问题的重要性。由于缺乏替代材料，需求和价格波动带来的风险被进一步放大。

电连接器、紧固件、结构组件和水平安定面组件中均含有铜铍合金。直到2024年，电连接器仍镀有镉。起落架（由钢制成）和前缘襟翼也采用镀镉处理，目前正在逐步被锌镍镀层替代。同样地，F-35的燃油箱此前涂覆有六价铬，但到2024年被无铬涂层所替代。不过，F-35上仍使用含铬的锌铬底漆。

现代制导武器各部件与所需原材料

现代制导武器也使用了大量关键材料。下文分析主要围绕由法国、德国、意大利、西班牙、瑞典和英国六个国家共同研发的“流星”超视距空空导弹。

在飞行末段，“流星”导弹使用的是由法国泰雷兹集团和欧洲导弹集团（MBDA）联合开发的主动雷达（AD4A RF）导引头的衍生型号。导弹导引头通常采用单片微波集成电路——相比传统的硅基电子具有更好的性能。自20世纪80年代以来，砷化镓产品就广泛应用于射频系统中。不过近年来被氮化镓产品取代，因为其具有更高的功率密度。

导引头雷达天线罩使用的是由欧洲导弹集团意大利分公司申请专利的陶瓷材料。这种雷达天线罩预期适用于超音速甚至高超声速飞行，由80–95%的氮化硅和5–15%的镁铝硅酸盐组成。另一种用于防空导弹的陶瓷材料是美国康宁公司的玻璃陶瓷（Pyroceram 9606）。这种材料主要由镁铝硅酸盐玻璃构成，并使用二氧化钛作为成核剂。

其他导弹系统使用的红外导引头中通常含有镀镍铍镜。红外导引头接收信号的窗口所使用的材料种类多样，主要包括锗、镁、氧化钇，以及掺镧氧化钇。

制导武器通常使用的推进系统有以下三种：吸气式冲压发动机、吸气式涡轮喷气发动机，或者固体燃料火箭发动机。冲压发动机机体的许多结构部件由高强度钢制成。虽然钢主要由铁构成，但为了增强其结构性能，还会加入少量关键矿物，如镍、铌、钒和钛作为合金元素。钛还被用于制造冲压发动机的进气口。“流星”导弹的冲压发动机使用一个气体发生器子组件来产生富燃料产物（fuel-rich products）。为了最大化可用推力，在气体发生器内所用的缺氧复合推进剂中加入了硼元素。这些富燃料产物随后与冲压发动机燃烧室内的导管空气混合。由于燃烧室内温度极高，冲压发动机通常采用陶瓷热障涂层（TBC）来保护金属部件。氧化锆是常用的热障涂层材料。冲压发动机没有任何旋转部件，因此该导弹上的电子元件需要从导弹内部的其他装置获取电能。该导弹通常使用锂硅/二硫化铁热电池，因为其单位体积的能量密度很高。

与冲压发动机不同，涡轮喷气发动机具有压气机和涡轮机，并可通过发动机轴的旋转来发电。例如，赛峰集团的TR40涡喷发动机使用了Inconel 718高温镍基合金。这种合金中含有少量钛、硅、钴等元素作为合金元素。铝合金在航空航天和国防领域被广泛使用，用于制造压气机的静叶片。电力则由一个270伏直流永磁发电机供应。钐和钴是永磁体中最常见的元素，不过也会使用其他稀土元素，如钕、镝和铽。

导弹除了触发引信和射频近炸引信以外，还会使用爆破-破片战斗部（blast-fragmentation warheads），以提高摧毁目标的可能性。爆破-破片战斗部通常由高能炸药构成，外包裹着一个高强度金属破片套筒，具体金属包括钨、钼等。聚能战斗部主要用于穿透装甲目标。钽常被用作战斗部内衬材料，但也有使用其他高密度金属，如铜和钨。

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