簡介
鎢合金穿甲彈和鎢纖維 /ZrTiCuN iBe金屬玻璃基複合材料穿甲彈進行靶場侵徹對比試驗 ,利用掃描電鏡 (SEM)對殘餘彈芯和彈孔進行顯微結構分析. 結果發現 :穿甲彈侵徹過程中 ,鎢合金穿甲彈彈芯頭部形成“蘑菇頭 ”、頭部晶粒被軸向壓扁 ;鎢纖維複合材料穿甲彈彈芯頭部在侵徹過程中 ,發生了絕熱剪下破壞 ,具有自銳行為. 鎢纖維複合材料穿甲彈的侵徹能力明顯高於鎢合金穿甲彈.
研究概況
隨著反坦克動能穿甲彈對彈芯材料力學性能要求的不斷提高, 國內外對鎢絲束穿甲彈曾進行了大量的研究工作。這些研究主要有以下兩個方面:
一方面, 在現有合金系和工藝條件下, 通過最佳化合金成分和工藝參數來獲得最佳的穿甲性能, 或者是通過設計新的合金系、添加合金元素或開發新的工藝來獲得更高性能的合金;
另一方面, 國內外還對鎢合金的形變強化和預應變時效等進行了內容廣泛的研究工作, 其中旋轉鍛造工藝已經廣泛地用於大口徑彈芯的生產, 而且將液力擠壓技術用於小口徑彈芯, 取得了令人滿意的效果。預應變時效可大幅度提高鎢合金強度的同時保證材料具有良好的韌性, 但由於其強韌化機理的研究一直沒有突破, 且處理性能不夠穩定, 並未在制式武器上套用。
鎢合金絲增強的鈾合金彈芯
鎢合金絲 通過四維多向紡織成彈芯,然後將其放入模腔內添充鈾合金, 再經液相燒結、熱等靜壓製成複合彈芯棒料;或者經等離子電弧鍍、等離子蒸汽鍍或化學汽相沉積將貧鈾噴鍍於該芯體製成彈芯棒料。這種多向紡織的鎢絲增強體是網路狀的, 纖維間相互緊密連成一體, 當彈芯撞擊靶板時,頭部雖然被噴濺, 但芯體的鎢合金絲不會象任意或平行排列的那樣散開, 這就可大大提高彈芯的侵徹能力 。
鎢晶須製造穿甲彈芯
用流化床化學汽相沉積(CVD)或用其它化學及物理方法在晶須表面塗履粘結相金屬(如Fe/Ni 、Fe/Ni/Co 、Ni/Co 、Ni/Cu 或Hf 等)薄層, 然後將其放入模具中進行液相燒結, 製成穿甲彈芯毛坯。由於晶須具有比其它狀態材料高得多的力學性能, 因而這種穿甲彈芯的力學性能遠高於常規彈芯材料的性能。同時, 該專利還提出了用<100 >晶向的W 晶須製造穿甲彈彈芯, 這種彈芯可消除穿甲過程中普通WHA 彈穿甲過程中易形成“ 蘑菇頭”的現象, 以減少穿甲阻力, 因而這種用<100 >晶向製造的穿甲彈無論在力學性能上, 還是在動態穿甲性能上都比普通WHA 彈有較大的提高。
另外還有鎢合金絲作增強相的WHA穿甲彈、鎢鉭絲束穿甲彈、鎢鋰鐵絲束穿甲彈等。目前基本上可以形成這樣的幾點共識:一是複合工藝應使鎢絲的力學性能不降低或降低不多, 以保證複合彈芯具有較鎢合金更高的力學性能和穿甲性能;二是複合工藝方法不能太複雜且成本不能太高;三是鎢絲束的複合材料製備方法應能適於大批量生產製造, 以便於複合材料彈芯能在制式彈藥上套用。
製備工藝
用銅作粘結相的鎢纖維彈芯
用鋼作粘結相的鎢絲束彈芯
鎢合金絲熔滲穿甲彈芯
鎢絲熔滲非晶態合金彈芯
研究領域拓展
由於純鎢或摻雜鎢絲在有C 、Fe 、Ni 、Mn 、Ta等元素存在時會顯著降低其再結晶溫度, 並使鎢絲脆化, 這是鎢合金不能直接用鎢絲來進行增強、增韌的主要原因, 因此探索在低於1 200 ℃以下與高強度鋼複合是一個可行的技術方案和研究方向。
用非晶或微晶材料作為粘結相熔滲法製備鎢絲束穿甲彈彈芯是近年來出現的新製備工藝, 應組織力量開展這方面的研究工作。
經研究, 用鎢絞絲經絞合—旋鍛—液力擠壓的機械複合方法製備抗拉強度為3 000MPa 的穿甲彈彈芯, 將會大大提高穿甲彈的侵徹能力, 應深入進行工藝研究。
建議開展穿甲彈專用鎢絲的研究, 為研製高性能複合材料穿甲彈提供必要的技術支撐。
