鎢絲束彈芯的幾種典型制備方法

經(jīng)過了近年來的不斷探索和研究, 目前基本上可以形成這樣的幾點(diǎn)共識:一是復(fù)合工藝應(yīng)使鎢絲的力學(xué)性能不降低或降低不多, 以保證復(fù)合彈芯具有較鎢合金更高的力學(xué)性能和穿甲性能;二是復(fù)合工藝方法不能太復(fù)雜且成本不能太高;三是鎢絲束的復(fù)合材料制備方法應(yīng)能適于大批量生產(chǎn)制造, 以便于復(fù)合材料彈芯能在制式彈藥上應(yīng)用。據(jù)此, 下面介紹幾種國外鎢絲束穿甲彈彈芯的典型制備方法。

用銅作粘結(jié)相的鎢纖維彈芯

為了測試銅粘結(jié)鎢纖維彈芯的終點(diǎn)彈道性能,選擇了傾斜雙層靶板結(jié)構(gòu)和長徑比L/D =20 、直徑12mm 的鎢合金、鎢合金+包套、鎢纖維-銅粘結(jié)、鎢纖維-銅粘結(jié)+鈦包套、鎢纖維-銅粘結(jié)+鋼包套幾種彈芯, 并以1 400m/s 沖擊速度進(jìn)行了穿甲試驗(yàn)。結(jié)果表明, 對于各種彈芯, 包套都使其侵徹能力顯著下降,X 射線照片顯示, 在穿甲彈穿甲過程中包套與第二塊傾斜靶板之間發(fā)生強(qiáng)烈作用, 導(dǎo)致韌性包套側(cè)向剝離, 進(jìn)而造成彈芯的破碎和側(cè)向加速。而無包套的鎢纖維彈芯與鎢合金彈芯相比, 其侵徹性能顯著提高, 約提高50 %以上。由于小纖維顆粒非�？焖俚貜膿p傷的彈頭部分離, 在剩余彈芯中幾乎沒有產(chǎn)生彎曲動量, 從而避免了出現(xiàn)蘑菇狀頭部和彈芯彎曲, 增大了攻擊角, 提高了侵徹能力, 可見用銅粘結(jié)鎢纖維具有高的強(qiáng)韌性和穿甲性能, 是優(yōu)異的穿甲彈候選材料。

用鋼作粘結(jié)相的鎢絲束彈芯

美國海軍的一項(xiàng)專利公布了一種較為經(jīng)濟(jì)的用鋼—鎢復(fù)合的穿甲彈制造工藝。該工藝方法是將直徑0 .38mm 的鎢合金增強(qiáng)絲(質(zhì)量分?jǐn)?shù):98 %W 、2 %Th2)用線束準(zhǔn)直儀均勻地平行分布, 把準(zhǔn)直儀和增強(qiáng)絲一起放入橡膠包套內(nèi), 再加入預(yù)先混入0 .6 %石墨粉(-80 ～326 目)的4600 鋼粉末(也可用4660鋼粉末)。封閉膠套并進(jìn)行冷等靜壓, 壓力約為826MPa 。去掉包套和準(zhǔn)直儀后將壓制件在氫氣中1 150 ℃燒結(jié)2h , 使坯件的致密度約為80 % ～85 %。之后, 坯料再經(jīng)模鍛后的鎢絲排布會發(fā)生一些變化, 絲與絲之間的距離將減小, 但絲的外形尺寸基本沒有變化。將毛坯在855 ℃下奧氏體化, 淬火后, 在400 ℃回火1h , 其硬度可達(dá)HRC40 ～ 45 。成品彈芯中增強(qiáng)絲體積占30 %, 基體占70 %。經(jīng)與常規(guī)M -2 穿甲彈、非增強(qiáng)4600 鋼彈(HRC60)進(jìn)行對比侵徹試驗(yàn)。

鎢合金絲熔滲穿甲彈芯
德國的L .W .Meyer 等人用Cu -2Be 合金材料為基體材料進(jìn)行了不同鎢含量的復(fù)合彈芯材料的研究工作, 他們采用的工藝方法是將含有2 %ThO2 直徑1mm 的商用鎢絲豎直放進(jìn)坩堝中, 在1 250 ℃的Cu -2Be 液體中熔滲1h , 然后將其裝入直徑30mm的鋼管內(nèi), 在300 ℃下加熱30min 后在模具中鍛成直徑23mm 棒料, 再次加熱后旋鍛成直徑17mm 棒料, 這時(shí)鎢絲直徑減小為0 .7mm 。對用這種方法制備的91W —CuBe 復(fù)合材料的密度為17g/cm3 , 在準(zhǔn)靜態(tài)下測得的力學(xué)性能為:σb =1 750 ±96MPa 、σ0 .2=1 603 ±6MPa 、δ=0 .1 %～ 2 .5 %。同時(shí)他們還研究了這種復(fù)合材料的動態(tài)力學(xué)性能, 表明其具有高的應(yīng)變敏感性, 如在應(yīng)變率為103·s-1下壓縮強(qiáng)度可高達(dá)2 300MPa。

鎢絲熔滲非晶態(tài)合金彈芯

近年來, 美國研究制備了鎢絲嵌在連續(xù)的非晶態(tài)(金屬玻璃)或納米晶金屬中的復(fù)合材料穿甲彈彈芯, 典型的非晶態(tài)材料組分為鋯57 %、銅15 .4 %、鎳12 .6 %、鈮5 %、鋁10 %;典型的納米晶材料合金的組分為鈦34 %、鋯10 %、鎳8 %、銅48 %和鈦65 %、鋁10 %、鎳10 %、銅15 %。據(jù)專利報(bào)道, 美國試驗(yàn)了用0 .25mm 的鎢絲平行于彈芯軸向緊密排列后,用成分為鋯41 .2 %、鈦13 .7 %、銅12 .5 %、鎳10 %、鈹22 .5 %的基體合金進(jìn)行熔滲, 彈芯直徑為6 .35mm , 其長度為31mm 或51mm 。經(jīng)這種工藝制備的彈芯, 鎢的體積分?jǐn)?shù)約為80 %, 非晶態(tài)相約20 %, 平均密度約為17g/cm3 , 熔滲后的彈芯中空隙率很小,一般低于2 %。用這種尖頭彈芯材料對半無限鋁合金靶板進(jìn)行試驗(yàn), 表明復(fù)合材料彈芯頭部幾乎不形成蘑菇頭;以1 200m/s 速度對4130 鋼進(jìn)行靶試, 其侵徹比約比常規(guī)鎢合金彈芯提高10 %。很明顯, 侵徹深度的增加與存在金屬玻璃相和這種復(fù)合材料彈芯的“自銳”行為有關(guān), 也可能與金屬玻璃相或微晶態(tài)材料中很窄的局部剪切帶引起的動態(tài)變形傾向所致。