提高钨合金的侵彻能力

穿甲弹材料一般要求具有高密度、高强度、高延展性、高冲击韧度等性能。随着动能穿甲弹向高初速、高膛压、大长径比、且完全依靠弹芯材料本身强度承受高速发射和保证飞行正常的方向发展,对穿甲弹用钨合金材料的性能要求更加苛刻,不仅要求其有高的强度韧性, 且须有良好的动态压缩强度。随着现代装甲防护技术的发展, 传统的钨合金已越来越不适应现代战争的需要, 必须对其进行改进和创新, 制备出具有高侵彻性能的新型钨合金。

国外钨合金穿甲弹材料的研究经历了不同发展阶段。早期的钨合金材料选W-Ni-Fe系, 并加入少量的Co, 而W的质量分数一般为90%~93%, 研究主要集中在Ni/ Fe比和烧结工艺方面, 力求提高材料的强度和塑性。钨合金用作动能穿甲弹材料的目标是取代贫铀材料。20世纪90年代初期, 研究人员开始关注钨合金穿甲弹在侵彻过程中的自锐化效应并将其与材料的绝热剪切性质相联系, 试图通过加入其他合金元素或用各种形变强化手段来提高钨合金材料的侵彻能力, 但与贫铀材料相比仍存在较大的差距。

有研究表明, 贫铀弹的自锐化效应来自贫铀材料所具有高的绝热剪切敏感性( 即易于发生绝热剪切现象) 。正因为贫铀穿甲弹弹体在侵彻过程中的自锐化效应, 使其在相同条件下的侵彻深度要比常规钨合金穿甲弹高出15%~ 30%。而常规钨合金穿甲弹侵彻靶板时, 由于粘结相强度较低、韧塑性较好, 弹体前端材料出现大的塑性流动并反向翻转, 形成粗大的“蘑菇头”, 从而降低其侵彻能力。因此, 研制具有自锐化效应的新型钨合金材料成为新的重点发展方向。美国作为该领域技术先进的国家, 目前已进入新的研究阶段, 据报道现已研制出侵彻能力与贫铀材料接近的新型W-Ni-Mn合金, 用此钨合金制造的动能穿甲弹在高速冲击条件下可以保持其形状, 故可替代存在放射性污染的贫铀合金穿甲弹。

近些年来, 我国科技工作者对穿甲弹用高密度钨合金进行了多方面的试验研究和机理探讨, 特别是在对添加合金元素和形变强化等方面进行了大量卓有成效的研究。随着弹用钨合金技术的公开, 一些院校和科研机构也开展了相关研究, 大大促进了钨合金材料性能的提高。相关科研机构相继研究了W-Ti、W-Hf、W-Ni-Mn以W-Ni-Al 等合金, 使这些材料的绝热剪切敏感性有所提高, 但弹体的自锐化效应仍不显著, 我国在该领域的研究水平与国外先进水平相比尚存在较大差距。


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