旋锻钨合金穿甲弹

高密度钨合金与贫铀合金是目前广泛使用的动能穿甲弹材料，其密度很高且相近，但后者穿甲侵彻威力要高于前者。由于贫铀的污染问题，使得人们不断改进钨合金的性能以替代贫铀。大变形量旋锻就是一种改进钨合金穿甲性能的方法。旋锻后钨合金穿甲弹的穿甲威力显著提高，但对其机理目前仍缺乏明确的认识。

贫铀弹良好的穿甲性能源于在穿靶时的极端高应变率加载条件下，容易出现流动软化行为，并最终造成材料绝热剪切破坏而产生“自锐”现象。在穿甲过程中弹的头部材料存在硬化和软化两种竞争趋势——应变和应变率、硬化与热软化。当然热软化趋势占优时，弹头部材料出现流动软化，该行为是不稳定的，它会导致材料变形的局域化，是材料发生绝热剪切破坏，造成弹头“削减”，减少弹头穿靶的阻力——即“自锐”效应。对于钨合金，由于钨相的高熔点，使得材料的热软化趋势相对缓慢。因此钨合金材料需要经历更大的变形后才可能出现流动软化，故弹头部的“蘑菇头”会增大，降低弹的穿靶效果。

贫铀与钨合金的这种热力学性质差异可以清楚地通过分离式霍普金森压杆的冲击实验观察到，贫铀很容易发生热剪切破坏，而钨合金只有在大变形压缩或采取特殊形状的试样时才会出现热剪切破坏。

相较于烧结态钨合金，锻造态钨合金更容易发生剪切破坏。而对烧结态钨合金，发生剪切破坏则必须满足单轴动态压缩下的应变（真应变）达到45%~90%，在压剪炮上冲击压剪或用特殊形状（帽形、锥台形）的钨合金试样进行动态压缩。

在锻造态钨合金弹的穿靶过程中，弹头部的“蘑菇头”处受力状态复杂，材料总会受到沿锻造方向（径向）的载荷。并且因为该方向上的材料容易出现绝热剪切，反过来也会增加“蘑菇头”处材料的绝热剪切破坏，最终会造成有利于“自锐”效应的绝热剪切破坏。因此锻造态钨合金弹的头部在穿靶过程中将容易“自锐”而提高穿深值。比较试验得到的烧结钨合金弹和锻造态钨合金弹的贯穿直径与弹径的比值，可以发现锻造态钨合金弹的确发生了一定程度的“自锐”。

利用锻造态钨合金的这种容易绝热剪切破坏的性质，通过适当的旋锻变形将比较容易提高钨合金的穿甲威力。

锻造后钨合金的强度提高了，微观结构呈现各种异性。因此导致了锻造态钨合金宏观变形和破坏难易程度的各向异性，从而使锻造态钨合金受到沿锻造方向（径向）的冲击时，容易发生绝热剪切破坏。因此锻造态钨合金穿甲弹容易产生“自锐”现象而导致穿甲能力的提高。


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