鎢銅藥型罩爆炸燒結工藝

在軍事工業高度現代化的今天，越來越多的裝甲坦克、裝甲車都配備了具有極高抗彈能力的反應裝甲，這也給相應的反裝甲武器帶來了更為嚴峻的挑戰。聚能裝藥技術和精確制導技術的有效結合是現如今使用最為廣泛也最為行之有效的反裝甲武器。而聚能裝藥的核心部件就是藥型罩，它是聚能效應能量的載體，其性能的優劣直接影響著射流密度、射流速度、連續射流長度、穿深以及破甲性能。從理論上說，要求藥型罩具有較高的材料密度、優良的延展性，從而能夠保證射流在侵徹前能夠被拉長而不發生斷裂。傳統粉末藥型罩的材料包括銅、鐵、鉭、錫等，但是由於成分單一難以滿足如今多樣化的性能要求，因而便出現了複合材料藥型罩。其將不同性能的金屬或合金按藥型罩設計複合並發揮出綜合優勢，相比于單一材料的藥型罩，具有更高的能量轉換效率、能量利用率、合理的吸收機制、破甲性能優良且成本相對較低，是藥型罩發展的新趨勢。

多相複合藥型罩材料常用的有W-Cu、Ta-Cu、Re-Cu體系，而其中以鎢銅W-Cu綜合性能最為突出與藥型罩的相關性能最為匹配。鎢銅合金是由體心立方結構的W和麵心立方結構的Cu兩種理化性能差別較大的既不互溶又不形成金屬間化合物的偽合金。其不但具有W的高硬度、高強度、高密度、低熱膨脹係數以及優良的耐磨性，還具有Cu的可塑性以及優良的導電導熱性。鎢射流具備較高的頭部速度，在侵徹裝甲時能有效縮短貫穿時間，從而利於對抗反應裝甲。但是其質地較脆，粉末粘結性較差，而延展性好的銅粉加入有助於其成型，並使得射流穩定性提高、不易斷裂，其綜合性能明顯高於純銅藥型罩。而鎢銅藥型罩的性能主要取決於W-Cu混合粉的製備以及燒結工藝。傳統工藝中通常採用機械合金化法，將鎢粉和銅粉進行高能球磨使得粉體間發生破碎-冷焊-破碎的過程並發生固態反應，從而得到均勻分佈的鎢銅粉體。但是由於鎢粉顆粒存在硬度大、成型性差難壓制等問題，在粉末冶金的液壓過程中極易形成比重偏析而造成藥型罩密度分佈不均，使藥型罩的整體性能下降。目前，相關研究學者通過細化晶粒等方法對其進行進一步改善。

爆炸粉末燒結技術，又稱激波固結或激波壓實，其是利用衝擊波或爆轟波對粉末絕熱壓縮瞬間所產生的高溫、高壓使粉末材料緻密化並燒結的一項新型工藝。該工藝的顯著特點是由於爆炸燒結是瞬態完成的，因而複合介面幾乎不發生擴散。這樣一來對於機械合金化工藝所製備的鎢銅合金粉體進行爆炸燒結，不僅能夠克服鎢銅合金的偏析，而且爆炸燒結在瞬間完成，晶粒來不及發生長大，使得晶粒細小、組織成分均勻。實驗表明，在爆炸燒結過程中，粉末氧化物會影響壓實坯的緻密度以及材料的微觀結構，這就要求粉末必須充分還原。為了保證材料具有良好的宏觀結構，需要對加工工藝參數有較高的要求，包括粉末填充密度、藥粉比（炸藥與壓實粉末品質之比）以及炸藥的爆炸速率。若粉末填充密度較小，介質較為疏鬆，馬赫角減小，在爆炸壓實過程中極易產生馬赫孔；炸藥爆炸速率過高，在壓實坯中心區域形成馬赫反射，材料熔化噴出，產生裂紋和孔洞。因此，藥粉比的控制是極為關鍵的。總的來說，鎢銅藥型罩爆炸燒結工藝有利於消除成分偏析以及區域密度差，使得鎢銅藥型罩組織均勻、穿深穩定、破甲侵徹性能得到大幅度改善。

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