[發明專利]一種制備高鎢高鈷鎳合金藥型罩的方法及模具

有效

• 申請號: 201911167140.7
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN111014542B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 鄭磊;趙鑫;呂金娟;劉洪亮
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B21J5/02
• 分類號: B21J5/02;B21J5/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種制備高鎢高鈷鎳合金藥型罩的方法及模具。合金組成：15～30wt.％的鈷、25～45wt.％的鎢、余量為鎳。藥型罩制備步驟如下：1)坯料準備；2)利用石棉和不銹鋼板對坯料進行包套；3)將坯料加熱至1000℃～1250℃保溫30min～120min，放入預熱的模具中，在液壓機上進行模鍛；4)將藥型罩模鍛件加熱至900℃～1100℃，保溫30min～90min退火。所述模具包括上模模體、下模模體、型腔、導位、阻流帶、流邊槽、彈簧；型腔下部、下模模體中心位置設置有定位孔；下模模體中心、型腔下方設置有通氣孔兼頂出孔，通氣孔貫穿下模模體；上模模體與下模模體的側壁上設置有2～4個吊裝孔；下模模體的中心、型腔的下方設置有鑲塊。通過本發明可獲得成型良好、晶粒細小均勻及力學性能優異的高鎢高鈷鎳合金藥型罩，制造低成本低。

技術領域

本發明屬于藥型罩加工技術領域，涉及一種通過近等溫熱模鍛的方式制備高鎢高鈷鎳合金藥型罩的方法。

背景技術

藥型罩是聚能裝藥結構中形成射流或彈丸的主要元件。在聚能裝藥結構工作過程中，爆炸藥產生的聚能效應使襯在聚能裝藥結構凹窩內的藥型罩被壓縮成為柱狀的高速金屬射流，聚能射流具有能量密度高和方向性強的特點，可以侵徹裝甲、巖石等堅硬目標。研究表明，作為聚能效應的“最終執行者”，藥型罩的幾何外形、尺寸精度以及藥型罩材料的密度、晶粒組織、力學性能等對形成射流的長度、速度和連續穩定性乃至射流最終的侵徹性能至關重要。

通常要求藥型罩材料具有高鎢高鈷、高聲速、高熔點、良好的動態延展性和適當的強度，尤其是高鎢高鈷材料可以大大提高射流的侵徹威力，所以高鎢高鈷是目前先進藥型罩材料的主要發展方向。一種新研發的高鎢高鈷鎳合金，不僅具有較高鎢高鈷、高聲速、高熔點及良好的動態延展性，而且原材料及制備成本較低，非常適合制備高性能藥型罩。

高鎢高鈷鎳合金屬于單相奧氏體合金，并且含有大量的合金化元素，其變形加工的特點有：1)合金屬于單相合金，無法通過退火相變細化晶粒，必須通過變形來細化晶粒；2)冷變形時加工硬化率較高，單道次變形量不能太大，否則容易出現開裂現象；3)為了獲得均勻細小的完全再結晶組織，必須在合金的動態再結晶溫度以上進行壓力加工，導致熱變形時適宜變形的“窗口”溫度區間相對較小；4)由于合金的再結晶激活能較高，動態再結晶溫度較高。

目前常用的藥型罩制備技術有：車削、熱模鍛、旋壓、擺碾、沖壓等。車削是將棒材直接車削成藥型罩形狀，操作簡單，但是最終成品的內部組織無法得到改善，性能較差，并且材料利用率較低。旋壓、沖壓、擺碾成形藥型罩也存在變形織構、內部組織不均勻、混晶、性能各向異性較大等缺點。熱模鍛成形，操作簡單、工藝相對成熟、生產效率高、材料利用率高，是一種可行的藥型罩制備工藝。需要注意的是，高鎢高鈷鎳合金變形最大特點是抗力很大，因此熱模鍛成型時需加熱至很高溫度1000℃～1250℃，達到軟化合金的目的。不過，藥型罩屬于薄壁零件，而且尺寸和體積相對于模具來說很小，因此在將合金坯料放至模具中后，坯料降溫極快且降幅很大，導致熱模鍛成型中抗力劇增，成形困難，熱塑性也急劇惡化，甚至模鍛過程中斷乃至模具破裂而危害操作人員，即使強行進行熱模鍛，最終得到的坯料也會出現變形不均勻、存在混晶組織等問題，造成合金成材率低。

熱模鍛常用的壓力機有：鍛錘、液壓機、機械壓力機、螺旋壓力機，鍛錘主要靠沖擊載荷，對于高鎢高鈷鎳合金藥型罩模鍛很難一次成形，多次錘擊容易因震動導致坯料與模具偏移，乃至模具破裂傷害操作人員。機械壓力機和螺旋壓力機限于設備能力，設備載荷偏小，無法滿足高鎢高鈷鎳合金藥型罩模鍛成形要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠獲得成型良好、晶粒細小均勻、力學性能優異、材料利用率高的高鎢高鈷鎳合金藥型罩的制備方法，滿足高效藥型罩使用要求和低成本制造要求。

實現本發明的技術方案：

一種制備高鎢高鈷鎳合金藥型罩的方法，其特征在于高鎢高鈷鎳合金組成元素的質量百分比：25～45wt.％的鎢、15～30wt.％的鈷、余量為鎳和不可避免的殘余元素；通過近等溫熱模鍛的方式制備藥型罩，制備步驟如下：