鎢合金是一類由80-98%分布於基體Ni-Fe-W固溶體中的兩相複合材料。正如人們所願，鎢合金綜合了鎢金屬高密度、高強度和基體相優良塑性，因而，它具有一系列優異物理、化學、力學性能。由於鎢合金的優良特性，鎢合金廣泛應用於兵器工業，其中用途之一是作為鎢芯反器材步槍彈。

反器材步槍(Anti-Materiel Rifle), 延續了兩次世界大戰的反坦克槍Anti-Tank Rifle的思路, 發射大口徑機槍彈, 配合鎢芯反器材步槍彈, 能打穿裝甲較薄的輕型坦克, 並殺傷裏面的人員。 也用於殺傷隱藏在掩體後面的狙擊手。主要用來用來對付車輛, 油庫, 雷達, 望遠觀測鏡, 低空飛行的直升機, 地面停放的飛機等。反器材步槍跟反坦克槍一樣, 很注重穿透性, 彈藥以鎢合金反器材步槍彈一類大威力彈為主, 主要的目標是輕裝甲; 同時又比大口徑機槍輕得多, 可以裝備給單兵使用, 加強步兵班排級單位的作戰能力。例如，裝備了鎢芯反器材步槍彈的M82A1在阿富汗戰爭中彌補了M24的火力持續性和威力，曾有人目擊在1760碼（約1600米）外一名阿富汗塔利班高官，在護送進入車內的途中被M82A1撕成兩半。美國海岸警衛隊使用M82A1進行緝毒作戰，有效的打擊了海岸附近的高速度運毒小艇。


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為了避免軍用材料對環境產生汙染，鎢合金軍用產品正逐漸取代鉛和貧化鈾，用於子彈和穿甲彈。在軍事領域裏，鎢合金軍用產品正逐漸普及。鎢合金軍用產品可制作成穿甲性能優良的，無毒的穿甲彈。鎢合金是穿甲彈的理想材料。

由於鎢合金的高硬度和耐高溫，早在20世紀40年代，鎢合金軍用產品就開始廣泛使用。如今，鎢合金軍用產品更是廣泛用於軍事領域，主要用於子彈，穿甲彈，彈頭，手雷，火炮，坦克炮等。鎢合金軍用產品的主要用途之一是作為動能穿甲彈彈頭，取代貧鈾。軍方科研人員的研究表面，貧鈾之所以擁有超高的穿甲能力，是由於貧鈾彈在穿甲的過程中，會產生絕熱剪切效應，導致材料銳化，彈頭在穿甲的過程中不會被打成蘑菇形狀，從而提升了穿甲性。因此，軍方的科研人員認為，如果提升鎢合金材料的絕熱剪切效應，鎢合金完全可以取代貧鈾（貧鈾會產生導致嚴重的環境汙染）。


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鎢合金屬高比重合金序列，高比重合金有個最突出的特點就是比重高也就是大家常說的密度大。鎢合金的密度可達到18g/cm3，是鋼比重(7.8g/cm3)的2.3倍，所以彈心的斷面密度大，有利於提高飛行時的存速能力和對鋼板的侵徹能力。

鎢芯機槍彈是20世紀70年代以後發展起來的一種性能優良的機槍彈。這種機槍彈的彈頭采用了脫殼原理和高密度鎢合金的新結構、新材料，具有初速高、彈道低伸、飛行時間短、命中精度高、侵徹力大等特點，能有效地對付快速運動目標；其彈心斷面密度大，與硬質鋼心或碳化鎢彈心在侵徹過程中整個破碎相反，鎢合金彈心可展性較好，以飛濺式穿甲，具有極好的二次侵徹特性，對大著角、夾心和多層結構複合裝甲的穿甲效果更為明顯。國內外已在大口徑槍彈和小口徑炮彈上廣泛采用，作為對付裝甲輸送車、武裝直升機等輕型裝甲目標的彈藥。

我國84式12.7mm鎢芯機槍彈，配用於77式12.7mm高射機槍，通用於54式12.7mm高射機槍，彈頭質量28g，彈心質量22g，是彈頭質量的78.6%，彈心直徑7.9mm，次口徑比(即d1/d2，dl為彈心直徑，d2為彈頭直徑)為0.62，初速1150m/s，在1 000m處以45°著角可以擊穿15mm厚的均質合金鋼板，同樣以45°著角，可擊穿20mm厚的均質合金鋼板的最大距離為150m。而國產54式12.7mm穿甲燃燒彈距鋼板9.5m處射擊就產生跳彈，其只能以30°著角在830m處穿透15mm厚的鋼板，125m處穿透20mm厚的鋼板。可見，12.7mm鎢芯機槍彈在大著角時對鋼板的穿甲能力。


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1.4數值模擬計算研究

長期以來，對動能彈體沖擊裝甲靶板的過程分析主要依靠大量的試驗結果，隨著對穿甲現象研究的日益深入，其它一些方法也用於彈靶作用的分析，如經驗法、理論分析法和數值模擬法等。其中，數值模擬法能較全面的反應穿甲過程中間參數和物理量的變化，利用計算機繪圖技術設計的數值模擬方法還可以直觀地圖示整個穿甲過程中各種參量（形狀、應力、應變等）的變化；此外，利用計算機程序可以選擇不同的物理參數和幾何參數進行計算，得到各種不同參數對彈、靶相互作用的影響程度，從而能給出更全面的試驗分析結果。

黃偉等對鎢合金內部應力場的數值模擬結果表明，鎢合金並非只在粘結相中發生應力集中，而是首先出現在高強度的鎢顆粒中[18]。房文斌等用數值分析方法研究高密度鎢合金熱靜液擠壓過程，表明在高溫下進行的熱靜液擠壓，可大幅度降低擠壓力和獲得更大的擠壓比[19]。榮吉利等研究了鎢合金易碎動能穿甲彈的侵徹和破碎性能，在建立鎢合金易碎動能穿甲彈有限元分析模型的基礎上，模擬了具有不同拉-壓強度比的鎢合金穿甲彈在穿透靶板時的侵徹和破碎過程[20]。

程興旺等通過鎢合金殼體垂直侵徹混凝土靶板的實驗，獲得鎢合金殼體危險截面處的應變-時間曆程曲線，為殼體設計提供侵徹模型和數值估算的驗證標准[21]。任春雨等綜述了複合材料層合沖擊模型的研究進展，為複合材料防護結構的設計合優化提出了新的思路[22]。

1.5 制備技術研究

細化鎢顆粒成為高密度鎢合金研究的一個新的熱點，采用機械合金化法（MA）、冷凝幹燥法、化學氣相沉澱法、噴霧幹燥法、溶膠-凝膠法等方法制備的預合金粉，並采用適當的工藝可制得非常細的粉末。另外，采用噴霧反應工藝可一步合成細晶粒、多成分、預合計化的鎢基合金粉，這種粉可在遠低於粘結相熔點的溫度下燒結達到全密度[23]。範景蓮等用MA工藝制備了納米晶鎢合金複合粉末在常壓氫氣氣氛中的燒結致密化和在燒結過程中的鎢顆粒長大行為，表明MA納米晶粉末可促進致密化，使致密化溫度降低約100～200℃，在一般固相燒結溫度時可以得到晶粒尺寸為3～5μm的細晶高強度合金[24]。他們還對納米鎢合金注射成形進行了研究，表明在1350～1450℃時固相燒結即達到了全致密，最終合金的晶粒約為3μm，抗拉強度大於1200MPa[25]。

羅述東等研究了鎢合金粉末在不同溫度下的溫壓成形行為，表明溫壓能明顯提高壓坯密度，溫壓坯件的徑向收縮小於常溫坯件的徑向收縮，而且溫壓可以改善鎢合金的顯微組織[26]。李信等將冷等靜壓成形的試樣埋在Al2O3粉中，置於空氣燒結爐中加熱並保溫30min預氧化後，再經不同溫度燒結；結果表明，鎢合金采用預氧化活化燒結，可以降低燒結溫度，減少合金變形，並得到致密的鎢合金，同時可提高鎢合金的抗拉強度和延伸率[27]。
 

參 考

［18］黃偉，劉筱玲，趙寶榮，等。鎢合金內部應力場的數值模擬[J]。兵器材料科學與工程，2005，28（2）：51－54。

［19］房文斌，王爾德，胡連喜，等。高密度鎢合金熱靜液擠壓流動粘度德數值計算[J]。稀有金屬材料與工程，2005，34（1）：33－36。

［20］榮吉利，於心建，劉賓，等。鎢合金易碎動能穿甲彈穿甲有限元模擬與分析[J]。北京理工大學學報，2004，24？（3）：193－196。

［21］程興旺，王富恥，王魯，等。鎢合金殼體侵徹混凝土靶板過程殼體應變的實驗測試[J]。兵工學報，2004，25（1）：102－105。
 
［22］任春雨，朱錫，梅志遠。複合材料層合板沖擊模型研究現狀[J]。兵器材料科學與工程，2005，28（4）：59－67。

［23］葉途明，易健宏，李麗婭，等。高密度鎢合金研究的新進展[J]。粉末冶金材料科學與工程。2003，8（2）：134－140。

［24］ 範景蓮，黃伯雲，曲選輝，等。納米晶鎢合金粉末常壓燒結的致密化和晶粒長大[J]。粉末冶金材料科學與工程，2001，6（2）：83－88。

［25］黃伯雲，範景蓮，曲選輝，等。納米鎢合金材料的研究與應用[J]。中國鎢業。2001，2001，16（5－6）：38－43。

［26］羅述東，唐新文，曹正華，鎢基高密度合金粉末的溫壓成形行為[J]。粉末冶金材料科學與工程。2003，8（1）：23－27。

［27］李信，武勝。預氧化燒結高密度鎢合金[J]。稀有金屬材料與工程，2002，31（4）：319。


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