鎢合金和鎢絲束彈芯的研究概況

早期, 曾有人試驗(yàn)了用各種金屬基體和連續(xù)纖維、短纖維或粒子增強(qiáng)材料制作彈芯, 如Al -Fe 、Al-W 絲、Al -SiC 、Pb -Fe 、鋼-W 、U -W 絲等。美國曾研究了經(jīng)鍍覆的絲增強(qiáng)基體材料、熔滲絲增強(qiáng)材料、粉末—絲及基體組成的復(fù)合材料, 試驗(yàn)表明在鎢合金絲上電沉積銅和化學(xué)汽相沉積鉭, 不會降低鎢合金鎢絲的強(qiáng)度和塑性, 但電沉積鉭會使鎢絲的性能降低。此外, 美國還研究了一種鎢合金絲增強(qiáng)的鈾合金彈芯, 鎢合金絲通過四維多向紡織成彈芯,然后將其放入模腔內(nèi)添充鈾合金, 再經(jīng)液相燒結(jié)、熱等靜壓制成復(fù)合彈芯棒料;或者經(jīng)等離子電弧鍍、等離子蒸汽鍍或化學(xué)汽相沉積將貧鈾噴鍍于該芯體制成彈芯棒料。這種多向紡織的鎢絲增強(qiáng)體是網(wǎng)絡(luò)狀的, 纖維間相互緊密連成一體, 當(dāng)彈芯撞擊靶板時(shí),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 。另外, 美國還研究了用W晶須制造穿甲彈芯, 其方法是用流化床化學(xué)汽相沉積(CVD)或用其它化學(xué)及物理方法在晶須表面涂履粘結(jié)相金屬(如Fe/Ni 、Fe/Ni/Co 、Ni/Co 、Ni/Cu 或Hf 等)薄層, 然后將其放入模具中進(jìn)行液相燒結(jié), 制成穿甲彈芯毛坯。由于晶須具有比其它狀態(tài)材料高得多的力學(xué)性能, 因而這種穿甲彈芯的力學(xué)性能遠(yuǎn)高于常規(guī)彈芯材料的性能。同時(shí), 該專利還提出了用<100 >晶向的W 晶須制造穿甲彈彈芯, 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(xiàn)象, 以減少穿甲阻力, 因而這種用<100 >晶向制造的穿甲彈無論在力學(xué)性能上, 還是在動(dòng)態(tài)穿甲性能上都比普通WHA 彈有較大的提高。

英國皇家兵工廠對用某些鎢合金(如W -0 .6 %ThO2或W -1 .0 %ThO2)絲作增強(qiáng)相的WHA用于穿甲彈進(jìn)行了可行性研究, 實(shí)驗(yàn)表明, 有必要在W合金絲表面涂履一些氧化物, 來防止燒結(jié)過程中增強(qiáng)相與基體發(fā)生反應(yīng)。德國曾進(jìn)行了W 、Ta 絲束制造穿甲彈的研究,其方法是在重金屬絲上沉積粘結(jié)相金屬后集束燒結(jié), 再經(jīng)鍛造或軋制;另外還進(jìn)行了將重金屬絲裝入燒結(jié)鎢合金管中鍛壓進(jìn)行機(jī)械復(fù)合工藝方法的試驗(yàn)研究。日本制鋼廠研制W 絲束復(fù)合穿甲彈的工藝方法是將Ni 、Fe 等粘結(jié)相元素鍍在W 絲上, 再進(jìn)行液相燒結(jié)制成穿甲彈彈芯毛坯。國內(nèi)一些研究所和院校也曾進(jìn)行過多種鎢絲束穿甲彈彈芯制備方法的研究, 如五二研究所用粉末冶金方法將純鎢絲與93W 復(fù)合后進(jìn)行液相燒結(jié);中科院力學(xué)所將鎢絲表面鍍銅后, 液相燒結(jié)或用爆炸復(fù)合制造鎢絲束彈芯;北理工則將鎢絲放入雙層圓筒中, 進(jìn)行了爆炸壓實(shí)的試驗(yàn)研究。筆者近年來在鎢絲束彈芯的制備方面主要進(jìn)行了90W、高強(qiáng)韌鋼與摻雜鎢絲的復(fù)合試驗(yàn)研究, 同時(shí)還開展了用摻雜鎢合金絲多次絞合后外套不銹鋼管進(jìn)行機(jī)械復(fù)合的試驗(yàn)研究。