注射成形钨合金弹芯材料的性能与组织特征

研究开发低成本钨合金的近净成形技术是钨合金的一个重要发展方向。针对直径较大(Φ20～25mm)的钨棒弹芯和钨环散弹弹芯材料的注射成形,对粘结剂进行一系列的改进。采用一种粘度适中、流动性好、流变稳定性好的油+少量蜡组成的新型半固态塑料体系粘结剂,和多组元低分子混合溶剂快速脱除注射坯中60％以上的粘结剂,再采用热脱脂脱除其余的粘结剂,然后烧结,制备了性能很高的钨环和钨棒弹芯材料。研究了弹芯材料的性能和组织特征。结果表明,由弹芯加工成的冲击试样断口和拉伸试样断口形貌呈显著的钨晶粒穿晶解理断裂。采用注射成形工艺可以得到具有较高综合力学性能的钨合金弹芯。对于大截面的钨棒弹芯,弹芯材料的拉伸性能、延伸率和冲击性能分别达到σ_b=965MPa,δ=23％,A_k=54.4J/cm~2。     

国外钨合金弹芯的研究和发展

美国在60年代已经开始研究钨、铀合金的某些特殊性能。美国弹道实验室的专家们通过许多试验和研究认识到了这类重合金在弹药制造中应用的重要意义和潜力,他们认为利用钨或铀合金制造动能穿甲弹芯,可极大地提高穿甲弹的杀伤威力。本文将介绍几种钨合金弹芯的研制和加工方法。     

不同弹芯材料侵彻钢装甲对靶板硬度的影响

对钨丝增强非晶复合材料和93钨合金进行模拟靶试对比试验,通过对弹坑头部附近靶板进行微观组织观察和显微硬度测试,研究高速侵彻后不同弹芯材料对靶板组织和性能的影响。结果表明:两种弹芯材料高速侵彻后的钢靶板,弹坑附近的靶板硬度都较侵彻前的原始靶板有很大提高,且非晶复合材料弹芯侵彻形成的弹坑附近高硬度层更宽,其宽度是93钨合金弹芯侵彻形成的高硬度层的2.5倍左右;弹坑附近组织存在很大差异,钨合金弹芯的弹坑附近是形变织构组织,而复合材料弹芯靠近弹坑处的靶板发生了马氏体转变。     

高密度非晶金属基复合材料穿甲威力研究

利用ANSYS和靶试研究高密度非晶金属基复合材料和93钨合金弹芯穿甲威力。结果表明:在弹芯着靶速度为(1 400±20)m/s时,非晶金属基复合材料弹芯平均穿深为69.7 mm,单位穿深所需平均动能为625.3 J/mm,分别较93钨合金弹芯高20%和低17%;高密度非晶金属基复合材料具有更高的穿甲威力归功于材料更高的动态压缩强度和穿甲过程中的自锐行为。     

钨合金穿甲弹芯变形缺陷的产生形式和形成力学分析

在分析高比重钨合金弹芯挤压变形缺陷产生形式的基础上,利用钨合金变形体塑性区内的速度场分布,推导了变形钨合金弹芯形成内部破裂和表面破裂条件的力学判据,并绘制了两种变形缺陷的力学判据曲线图.试验结果表明,该力学判据将为合理制定液力挤压变形工艺参数、设计优化工模具结构、预测挤压变形缺陷和提高挤压制品质量提供重要的理论依据.     

穿甲弹弹芯材料的发展趋势研究

穿甲弹的弹芯是穿甲弹的主体,弹芯材料的性能直接决定穿甲弹的侵彻性能。对穿甲弹及其弹芯材料的研究现状和发展趋势进行了详尽的分析,阐述了贫铀合金、钨合金和复合材料的侵彻性能差别;提出了开发具有绝热剪切敏感性和"自锐"效应的新型材料,穿甲威力提高到贫铀合金的侵彻水平是穿甲弹弹芯材料研究的主攻方向。     

钨合金穿甲弹芯的无損檢验

在1977年9月召开的美国国防技术粉末冶金会议上,美国陆军弹道研究所发表了“动能穿甲弹钨合金弹芯的冶金分析和无损检验”的论文。该所在研究钨合金弹芯(含钨90％、镍7％和铁3％,是粉末冶金、热处理、机加、并以12％减缩比型锻制成的杆件,直径为23.7毫米,长431.8毫米)的过程中,发现用这种     

美研制90毫米尾翼稳定脱壳穿甲弹

美研制一种FPI90型90毫米尾翼稳定脱壳穿甲弹。该穿甲弹使用与105和120毫米穿甲弹(M774、XM883和XM829)一样的技术。它有一个整体式长杆弹芯和一个铝制鞍形弹托。作为出口产品,弹芯采用普通的钨合金(钨、镍、     

具备绝热剪切敏感性的钨合金穿甲弹材料研究现状

通过对绝热剪切在穿甲过程中作用的分析,比较了纯钨、钨合金和铀合金三类高密度弹芯材料的常规力学性能和穿甲性能,以及弹丸在穿甲时的破坏行为,重点介绍了近年来国外用铪、金属间化合物、SiO2复合材料、钛合金、高强钢为基体的钨合金及钨纤维/金属玻璃复合材料穿甲弹的研究进展情况,并指明了新型基体材料钨合金今后的研制方向。     

钨合金穿甲弹弹体材料研制

<正> 随着杆式动能弹的出现和穿甲机理的深入研究,国外于七十年代初期开始广泛研制高密度合金作为弹芯材料。由于这种材料具有很大的穿甲威力,使其在很短的时间内就由研制转向了使用。目前美国装备有钨合金和铀合金弹体,英国和西德装备有钨合金弹体,苏联和法国则装备有碳化钨弹体。     

读编往来

山东读者徐春伟问：穿甲弹穿甲后爆不爆炸？它是怎样杀伤乘员和毁伤仪表的？答：以坦克炮使用的稳定尾翼脱壳穿甲弹为例，其穿甲弹芯通常由密度大于钢一倍以上的钨、铀合金制成，不会爆炸。穿甲弹芯在穿装甲的过程中，动能迅速转变为热能，热能把金属破片加热至极高的温度，然后熔化的金属飞溅出去，长杆弹芯逐渐缩短，最后一段弹芯与装甲碎片一起飞进狭小的坦克舱内，杀伤人员、毁伤设备，甚至引燃、引爆弹药造成二次效应。     

英为“挑战者”坦克研制一种新弹

英国正在研制一种新的尾翼稳定脱壳穿甲弹,该弹目前正在进行野外试验。它将取代目前“奇伏坦”和“挑战者”坦克所用的脱壳穿甲弹。这就要求对储弹架和瞄具进行改进。这两种坦克将采用二氧化碳激光测距瞄准镜。皇家军械研究发展机构宣称,达种新弹在战场距离上从任何角度都能击穿所有华约现役坦克。该弹采用大长径比的钨合金长杆弹芯,尾翼螺接在弹芯后部。三瓣合金弹托箍住弹芯,弹托前     

杆式穿甲弹侵彻靶板时弹坑表面熔化快凝层研究

钨合金杆式穿甲弹高速侵彻装甲靶板时,在弹孔表面会产生很薄的“熔化快凝层”。为了进一步研究熔化快凝层的形貌特征和形成机理,对小口径钨合金杆式穿甲弹垂直侵彻30CrMnMo装甲钢板产生的弹坑表面,进行了扫描电镜观察及能谱分析,并利用LS-DYNA对弹、靶作用区的温度场进行数值模拟。结果表明：熔化快凝层的成分包含弹芯材料W、Ni、Fe和靶板材料Fe、Cr、Mn. 其中钨在熔化快凝层中以两种晶粒形式存在,较大的呈扁状细长形,长度为几个到几十 个微米;较小的呈球状弥散分布在基体内,直径为100~400 nm. 还发现杆式弹芯头部的质量消耗是以“溶解破碎”形式发生。对“熔化快凝层”的研究可为深入分析钨合金杆式弹穿甲机理提供依据。     

比利时90毫米长杆式穿甲弹

比利时MECAR公司发展了一种M603型长秆式尾翼稳定脱壳穿甲弹。该弹口径为90毫米。采用钨合金弹芯,轻合金弹托,配有曳光管。该弹全重10.5公斤,全弹长770.5毫米;弹丸重2.8公斤,弹芯重1.63公斤,弹丸长386.7毫米,含尾翼长径比18:1;初速1380米/秒,有效射程1800米,1800米处1273米/     

用于动能弹芯的新型材料SBIR

正根据2015年美国小型企业革新计划(SBIR)介绍,美国国防部将投资研究用于动能穿甲弹弹芯材料,目标是确定并制备性能与贫铀相当或超过其性能的低成本材料。提出的材料成本应不超过军用级钨重合金价格的200%。美国陆军还可能考虑一种虽超过该成本,但具有优异的穿甲性能或通过全寿期服役可补偿成本的材料。建议材料毒性应小于传统钨-镍-钴重合金。要求使用多尺度材料模拟方法,如集成计算材料工程(ICME)来研究替代贫铀动能弹芯的材料选择依据。研究的材料将满足或     

装甲板弹坑底部冠状裂纹的观测与分析

发射小口径杆式穿甲弹对30CrMnMo装甲钢板进行穿甲侵彻嵌入试验，并.对靶板弹坑剖面进行扫描电镜观测及能谱分析。装甲板弹孔底部剖面除了产生绝热剪切带外，还观测到弹坑底部下面深1?2mm处形成一条或几条冠状裂纹。无论穿甲弹芯是钨合金还是钨纤维复合材料，弹坑底部均产生冠状裂纹。侵彻过程中，弹体破坏变形局部化和弹芯头部材料不断销蚀，造成弹、靶接触区域局部瞬间不均匀卸载，卸载波相互作用可形成局部围绕弹坑底部的冠状裂纹。冠状裂纹与绝热剪切带在局部区域交汇，构成穿甲侵彻过程中装甲钢板破坏的前期模式。     

某高膛压钨合金穿甲弹断裂原因分析与改进研究

通过对比试验法证实了某高膛压钨合金穿甲弹弹尾断裂主要在于弹尾本身强度安全裕度不足，重点从尾部质量过大、材料性能、应力环境、强度校核中所忽略的因素等关键环节对发射强度的影响进行了系统的分析，同时对以真空热处理工艺方法改善提高弹芯尾部材料的综合机械性能为主方案进行研究，较好地解决了尾部断裂问题。     

钨合金弹侵彻运动圆柱壳靶板的数值模拟

采用有限元软件,对钨合金弹以不同速度侵彻具有不同横向运动速度的圆柱壳靶板的过程进行了数值模拟。计算结果表明,钨合金弹的剩余速度和剩余动能随着靶板的横向速度的增大而急剧降低,随着钨合金弹的侵彻速度的增大而增大,而靶板横向速度对钨合金弹剩余速度的影响在低速侵彻时比高速侵彻要大。     

反坦克动能穿甲弹芯工艺材料技术发展趋势

当今,提高长杆式尾翼稳定脱壳穿甲弹威力的主要途径是:提高初速、增大弹芯长径比和采用高密度弹芯材料。因此,在内弹道性能方面,要求弹芯材料不断提高强度和韧性,以承受更高的发射应力。高强韧性弹芯技术是发展主流材料的动态力学性能研究结果已表明,在更高的发射应力下,即随着材料的应变率提高,弹芯材料的强度会增加,但韧性会下降。例如,烧结态含93％钨的钨镍铁合金     

预扭转钨合金杆弹侵彻能力的实验研究

对预扭转和未扭转钨合金杆弹进行了侵彻实验,实验结果指出钨合金杆弹经预扭转之后侵彻能力有一定的提高．分析了在冲击过程中钨合金晶粒变形过程,发现预扭转后钨晶粒沿最大剪应力方向排列,因此有利于绝热剪切变形的发生,绝热剪切带使得弹头在侵彻过程中不断自锐,从而提高了预扭钨合金杆弹的侵彻能力．