钨铜EFP药型罩制备工艺

钨铜EFP药型罩中的EFP是英文Explosively Formed Penetrator的缩写，翻译成中文是“爆炸成型穿甲战斗部”或“自锻破片战斗部”，有些国家也称之为P装药(Projectile Charge)、“米斯尼-沙汀”装药(Misznay-Schardin)和质量聚能装药等。典型的EFP战斗部主要由金属药型罩、壳体、炸药部件以及传爆系列组成，通常还有一个用于将药型罩和炸药组件固定的压环。其依靠形成的具有高动能的弹丸来实现破甲，与常规的射流破甲弹不同，在高能炸药起爆后，爆炸所产生的能量通过药型罩的变形发生折叠并获得高速，因速度差的存在最终形成一个侵彻体。而这里我们所介绍的爆炸成型弹EFP也是其中聚能装药的一类，其采用大于120°锥角的球缺罩或双曲型药型罩进行装药，当爆炸后，钨铜药型罩被极大的载荷挤压变形，经翻转闭合后形成爆炸成型弹丸。其具有许多的优点，如反应装甲对其干扰小、侵彻后效大、对炸高不敏感等。

因而EFP的破甲侵彻能力在很大程度上取决于药型罩的材料。传统药型罩的材料包括铁、铜、贫铀、钽等。纯铁和纯铜的具有良好的可塑性，但是其自身的密度较低，这就使得所形成的弹丸动能减小，降低了对靶材的侵彻力；而贫铀具有较高的密度和可塑性，能大幅提升穿甲强度和装甲抗度且具有上千度的高温灼烧效果，但是贫铀依然是具有放射性的物质，对人体的危害较大；钽元素是一类稀土元素，其所具有的侵彻能力远大于铜和铁，但是其成本较高的问题是阻碍其推广使用的重要因素。而钨铜W-Cu体系结合了W高硬度、高密度、高强度以及优良的化学稳定性和Cu优良的导热性和可塑性的优点，且由于二者熔点差别较大差别（W-3410℃，Cu-1083℃），在爆炸后铜蒸发气化留下高硬度、高密度的硬质相钨，相比于纯铜药型罩破甲穿深可提高近30%。因此，钨铜EFP药型罩具有广阔的应用前景。

采用普通的钨粉、铜粉和超细钨铜复合粉制备钨铜EFP药型罩并对其性能进行对比。其中超细钨铜复合粉末采用喷雾热分解法制备。先用一定比例的偏钨酸铵和硝酸铜溶解于蒸馏水制成混合溶液，再采用离心压力喷雾干燥机制备前驱体粉末，然后将前驱体粉末置入还原炉中进行焙烧。最后置入球磨机进行湿磨并在还原炉中进行还原，所形成的超细钨铜复合粉末颗粒大小在100-300nm之间。在制成钨铜棒材后开始对钨铜EFP药型罩毛坯进行锻造。其毛坯变形经过了三个阶段：其一，毛坯在模具中镦粗，在此过程中毛坯的上下两个部分首先发生变形，并在压应力的作用下上下部的微孔逐渐变少，密度增大，与冲头的接触面积增加，摩擦力增大，在拉应力的作用下金属产生了横向流动；其二，金属流动至模壁时受到阻碍，其将沿着模具底部的圆孔流动，在这一过程中毛坯内的微孔进一步减少，密度进一步增大；最后，当金属流动至顶料杆时便进入复压阶段，其主要通过静水压力来消除毛坯的微孔，因此效果并不显著。要保证钨铜EFP药型罩的密度必须使得毛坯在前两个阶段充分变形。

另外，钨铜EFP药型罩毛坯在锻造的过程中，其基体材料的变形存在两种方式，一种是只有铜相发生变形，钨相不发生变形，且钨颗粒沿着铜基体变形方向流动呈流线型分布；而另一种是铜相和钨相均发生了变形，变形后二者均呈纤维状。通过合理设计钨铜EFP药型罩毛坯的形状并使得其在变形阶段变形充分，才能保证最终的致密度、抗拉强度以及延伸率达到所需的要求。

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