[發明專利]鎢銅音速梯度藥型罩制備

在審

• 申請號: 202010474401.6
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111570789A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 林加劍;王朝成;韋天下
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F1/00;B22F3/02;B22F3/14;B22F3/24
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本發明提供了一種鎢銅音速梯度藥型罩制備技術，該技術綜合運用化學鍍銅法和熱壓成型法，結合具體鎢銅音速梯度要求，制備出一種鎢銅音速梯度藥型罩。本發明所采用的技術及具體實施工藝，避免了技術背景所述其它方法中存在的鎢銅分布不均問題，制備出一種滿足音速梯度要求的藥型罩。采用本發明所制備的鎢銅音速梯度藥型罩，可根據所需音速梯度分布進行調整，大大改善了過去制備方法中鎢銅音速梯度分布難以控制的局限，拓寬了音速梯度材料制備的制備方法，適用范圍廣。

技術領域

本發明涉及爆炸成型彈丸戰斗部領域，藥型罩是爆炸成型彈丸的關鍵部件之一，具體為一種鎢銅音速梯度藥型罩的制備。

背景技術

藥型罩一直是爆炸成型彈丸領域的研究重點之一，科研人員致力于尋找一種高音速、高密度、良好的導熱性以及高動態延伸率的藥型罩材料。國內外先后開展了鉭、鉬、鎢、鎳、貧鈾等高密度單金屬藥型罩的研究，并取得了豐富的研究成果。隨著研究的深入，鎢銅、鎢鎳鐵、鈾鈮、貧鈾等合金材料相繼應用于藥型罩上。鎢銅藥型罩具有鎢的高強度、高硬度、低膨脹特征，又具有銅的高塑性、高導熱性能，被廣泛的應用于各類不同聚能裝藥結構中。由于鎢和銅之間無合金相且互不固溶，晶粒分布均勻的合金組織難以制備。目前制備鎢銅合金的主要方法有爆炸壓實/擴散燒結法、等離子放電燒結、一步燒結、多胚料擠壓、真空等離子噴涂法等。

鎢銅音速梯度材料是一種新型非均質功能梯度材料，該材料的一端是純鎢或富鎢層，具有高硬度、高濺射閾值、高熔點和低熱膨脹系數，另一端是純銅層或富銅層，具有高電導率、高熱導率和良好的延展性。鎢銅功能梯度材料最初被作為導彈的噴管喉襯應用于軍工領域中，所采用的制備方法為熔滲法，即以鎢粉為原料，先分層冷預壓成型，然后燒結制備出多孔鎢骨架，再采用毛細法滲銅制得鎢銅功能梯度材料。

鎢銅材料由于兼具鎢的高密度（19.2g/cm3）及銅的良好延展性，成為最具前景的藥型罩材料之一。蔣建偉采用機械摩擦結合的鎢銅復合材料作為藥型罩，基于虛擬原點法提出了鎢銅復合材料的侵徹模型；劉麒峰設計了三種復合藥型罩，分別是內罩為銅外罩為鎢復合罩，內罩為鎢外罩為銅復合罩，以及爆炸壓實W-Cu納米合金藥型罩；沈兆武采用機械合金化方法制備了一種鎢銅藥型罩，并對其侵徹性能進行了實驗研究，與紫銅藥型罩相比侵徹深度提高了45%；王占磊采用爆炸燒結法制備了鎢銅藥型罩，并開展了靜破甲實驗研究，與紫銅藥型罩相比侵徹深度提高了31.8%；張孝全利用超細鎢銅復合粉制備藥型罩，采用鍛造的方法提高鎢銅的燒結密度，鍛造后其致密度達到98.2%理論密度。

目前鎢銅合金制備方法多為鎢粉與銅粉混合，再通過機械合金或燒結。由此可以看出，鎢銅合金的制備方法制約著其在藥型罩應用領域的進一步發展。

隨著鎢銅功能梯度材料制備的發展，鎢銅之間的潤濕性也大大提高，Zangench采用化學鍍銅的方法在粗鎢顆粒表面鍍Ni/Ni-P包覆層，然后再利用熔滲法制備了鎢銅鎳合金，合金的組織分布均勻，致密度與無鍍層相比提高了10%；化學鍍銅的反應本質是氧化還原，采用五水合硫酸銅配置成氧化性鍍液，然后加入適量還原劑，使鍍液中的銅離子沉積在具有催化活性的基體表面，最終得到具有一定厚度的銅鍍層。化學鍍銅工藝經過幾十年發展越來越成熟，已經作為表面處理工藝中的一種極其重要的技術被廣泛的應用于各個領域。

本發明采用化學鍍銅法制備銅包覆3μm直徑鎢顆粒，在鎢顆粒表面上均勻致密的涂覆銅離子，涂覆后的鎢顆粒使得鎢-銅燒結模式轉化為銅-銅燒結模式。該發明解決了鎢銅之間界面結合強度問題，也避免了鎢銅密度差異導致的混合不均勻問題。在此基礎上，采用熱壓法將涂覆銅后的鎢顆粒制作成不同音速梯度鎢銅材料，最后通過機加工完成藥型罩的制備。此種新型音速梯度藥型罩把鎢銅各自不同的物理性能充分融合在一起，綜合了鎢和銅的優點，又具備一定的音速梯度特征。

發明內容