[發明專利]一種提高毀傷后效壓力的多層藥型罩涂層的增材制造方法

在審

• 申請號: 202210762196.2
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115338422A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 楊夏煒;柴小霞;趙文瑋;徐銳;彭沖;馬鐵軍;徐雅欣;李文亞
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B22F10/10
• 分類號: B22F10/10;B22F10/66;B22F7/04;C23C24/04;B33Y10/00;B33Y40/10;B33Y40/20;B33Y80/00
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 云燕春

本發明一種提高毀傷后效壓力的多層藥型罩涂層的增材制造方法，屬于增材制造領域；具體步驟為：步驟1：將藥型罩的頂端和底端分別采用夾具固定后，安裝于驅動模塊的輸出端；步驟2：將待噴涂的金屬粉末放入冷噴涂送粉裝置中，調節噴槍位置，設定冷噴涂工藝參數；步驟3：啟動驅動模塊，控制藥型罩繞其中心軸旋轉；同時啟動冷噴涂送粉裝置，通過噴槍對藥型罩表面制備涂層；步驟4：根據工藝要求對冷噴涂制得的多層藥型罩的涂層進行機械加工，獲得符合設計尺寸要求的多層藥型罩。本發明可以在已成形的各種截面形狀的藥型罩表面制備厚度均勻的涂層，避免了涂層成形難、成形不均勻的問題。

技術領域

本發明屬于增材制造領域，具體涉及一種提高毀傷后效壓力的多層藥型罩涂層的增材制造方法。

背景技術

藥型罩是破甲戰斗部的核心部件，其結構和材料與戰斗部破甲能力的高低密切相關。目前用于侵徹的藥型罩結構多為薄壁圓錐殼體，炸藥引爆后，藥型罩在聚能效應下以極高速度向軸線匯聚，形成一股高速高壓流體，作用于毀傷目標，實現侵徹。近年來，裝甲武器的防護升級對破甲武器的侵徹和毀傷性能提出了更高要求。傳統的單層藥型罩材料以紫銅為主，射流部分由藥型罩前端小部分內層金屬形成，僅占藥型罩質量的14％～20％，材料利用率不高，能量轉換機制不合理，因此雙層藥型罩成為人們關注的熱點。雙層藥型罩是指在壁厚方向以一定的比例分配布置兩種金屬，在破甲過程中由于材料性質不同，內層材料形成射流，外層材料形成杵體，既可以減少重金屬材料以降低成本，還能減少能量損失，使射流部分獲得更大的速度。外層材料需要有合適的聲阻抗、良好的延展性、較低的密度等性能，以減少能量損失且形成連續流體。常用的外層材料有鋁、鎳、鈦等。目前研究較多的是鋁銅雙層藥型罩，外層材料為鋁，內層材料為銅。鋁是含能材料，在射流部分侵徹目標的同時，鋁在高溫下會發生強烈的化學反應，釋放大量的能量，在提高射流溫度和速度的同時具備一定的毀傷能力性能。

多層藥型罩的制備技術主要有粉末旋壓法、電鑄法、氣相沉積法、激光熔覆等。粉末旋壓法制備藥型罩可能會出現粉末分布不均勻導致組織、力學性能較差等問題；電鑄法和氣相沉積法在制備多層藥型罩時存在效率不高、難批量生產等缺點，由于鋁和銅極易發生電偶腐蝕，所以電鑄法在銅基體上制備純鋁層的技術尚不成熟，氣相沉積法在曲面上制備涂層時存在成形不均勻的難題；激光熔覆技術會對基體有較大的熱影響，使基體變形，產生撓曲、殘余應力不均勻等缺陷。這些尚未解決的難題都嚴重制約了多層藥型罩的制備和應用。

現有技術中提出采用冷噴涂技術制備Al基含能活性金屬藥型罩，但該方法是在仿形基體表面冷噴涂制備Al基涂層，后續需要對仿形基體進行加工，只適合車削成形制備藥型罩，降低了藥型罩材料的利用率，且不合適沖壓成形、旋壓成形、鍛造成形、電鑄法等工藝制備的藥型罩。

發明內容

要解決的技術問題：

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種提高毀傷后效壓力的多層藥型罩涂層的增材制造方法，采用同外形實心材料和三爪卡盤、夾具對單質銅藥型罩進行軸向固定，通過冷噴涂技術在基體上制備涂層，實現多層藥型罩的制備。所述方法工作效率高、節省藥型罩材料、降低了時間和物力成本，且冷噴涂方法對基體熱影響小，基體變形小，厚度易控制，涂層孔隙率低，能夠適應圓錐曲面等各種截面形狀涂層的制備要求，在制備多層藥型罩方面有良好的潛力。同時解決了在已成形藥型罩的基礎上制備雙層藥型罩時存在涂層制備難、成形不均勻、基體變形大等難題。該方法制備的多層藥型罩，能夠產生較高的毀傷后效壓力效應，提高對目標的破壞能力。

本發明的技術方案是：一種提高毀傷后效壓力的多層藥型罩涂層的增材制造方法，具體步驟如下：

步驟1：將藥型罩的頂端和底端分別采用夾具固定后，安裝于驅動模塊的輸出端；

步驟2：將待噴涂的金屬粉末放入冷噴涂送粉裝置中，調節噴槍位置，設定冷噴涂工藝參數；

步驟3：啟動驅動模塊，控制藥型罩繞其中心軸旋轉；同時啟動冷噴涂送粉裝置，通過噴槍對藥型罩表面制備涂層；