细晶粒W-Cu合金药型罩材料制备的工艺技术

为探索难熔金属和铜粉致密化工艺,提出了细晶粒W-Cu合金喷雾热分解制粉—球磨湿混—液相烧结的制备方法。通过反复试验获得致密度高、晶粒纳米化的细晶粒W-Cu合金复合材料。采用此材料烧结成的样品毛坯,经两步锻造工艺制得EFP药型罩试样,密度可达到理论值的99.8%,抗拉强度可达320MPa,综合性能优越,具有一定的成形性,有利于提高W-Cu合金药型罩的侵彻威力。     

低温活化烧结方法制备细晶非磁性W-Cu合金

<正>中国发明专利申请公开说明书CN101,117,672中公开了武汉工业大学研发的一种细晶非磁性W-Cu合金的低温活化烧结技术。具体工艺步骤是:将W-Cu合金粉末模压成型后进行冷等静压处理,使压坯密度达到相对密度的50%~70%;将压坯装入烧结     

模塑成型W-Cu合金药型罩的研究

研究了用聚乙烯-蜡基粘结剂模型成型W-Cu合金药型罩的工艺方法,并用光学显微镜和扫描电镜观察了合金的组织形态,测定了罩体的力学性能和密度分布。通过用W-Cu合金热等静压棒料、熔渗法和模塑成型法三种不同工艺制备的W-Cu合金静破甲试验结果表明,药型罩罩体的密度均匀性及其钨颗粒大小是影响破甲深度的重要因素。     

W-Ni-Fe合金液相烧结时的显微结构变化

为弄清合金致密化行为,研究了钨粉平均粒度为1μm与5μm的两种98W—1Ni—1Fe和压坯试样在加热和液相烧结期间的松装密度和显微结构的变化情况。研究表明,平均粒度为1μm的细小钨粉压坯试样,加热到固相阶段约1200℃就开始快速致密,当加热到1460℃的液相烧结温度时,压坯密度可达95％;平均粒度为5μm的钨粉压坯是在固相阶段约1400℃才开始快速致密,当加热到液相烧结温度时,压坯密度达87％。这就是说,在液相出现前就已形成颗粒骨架。在等温液相烧结时,晶粒明显长大,液相流向开孔及闭孔处并从较小截面的孔隙区域开始先后充填这些孔隙。然后,晶粒向孔隙部位出现的液相聚集区长大。因此,先析液相依次充填孔隙可认为是该类合金在液相烧结时起主导作用的致密化过程。这一结论已为早期用模拟球状孔隙进行的研究所证实,并和理论计算相一致。     

钨合金材料锻造变形强化的组织与性能及其再结晶行为

对不同锻造变形量的钨合金材料组织、性能及其再结晶行为进行了研究。结果表明,变形量的增加导致了钨合金组织的“纤维化”和强度的提高,变形钨合金在低于液相烧结温度以下热处理时,其再结晶过程缓慢,再结晶晶粒所占比例较小且比较细小。在液相烧结温度以上热处理将会迅速完成其再结晶—球化—晶粒长大的过程,此过程将导致变形强化效果丧失,力学性能下降。     

含钨30～90%的高比重合金

把液相烧结或固相烧结的含钨30～90％W—Ni—Fe合金的坯料轧制成片状。当钨含量低于80％时,在液相烧结过程中将发生偏析。这是钨球由于重力作用发生沉积,使坯料上部只剩下基体所造成的。 液相烧结的钨合金在退火状态下,其冲击韧性和延伸率都与基体相的体积分数有直接关系。含钨85％和90％的W—Ni—Fe合金,液相烧结时其韧性和塑性都比相应的固相烧结高。而所有的合金在退火状态下的极限抗拉强度均基本相同,大约为827.4MPa(120ksi),而且在乳制过程中都会迅速产生加工硬化,因此需要进行多次中间退火。 含钨40％的合金经过固溶热处理,由于钨的沉积,硬度会有所提高。在925℃时效处理2小时,硬度从12增加到26HRC。经时效处理过的合金韧性和强度俱佳,而且比较均匀。极限抗拉强度可达1007MPa(146ksi),延伸率可达32％。同一种合金退火后经过30％变形量的轧制,其极限抗拉强度可达到1132MPa(164ksi),而延伸率为9％。     

烧结温度对高比重钨合金的响影

由三组不同的工业粉末在五个烧结温度下烧结出钨含量为93wt％的W-Ni-Fe高比重合金。烧结后,采用两种不同的热处理工艺,测量显微组织的拉伸性能的变化以评定这三个试验参数的影响。评价指标包括密度、硬度、拉伸强度、破断延伸率、晶粒尺寸、钨颗粒的邻接和粘结相的体积百分比。结果表明,不同粉末组的拉伸性能几乎无明显变化。对于较高的烧结温度,合金的延伸率增加,强度降低。这些变化是由于在较高烧结温度下显微组织的粗化所致。烧结后的两种热处理之间的差别是小的,且与烧结温度有关。     

微波烧结对93W-Ni-Fe合金微观组织和力学性能的影响

微波烧结与传统烧结在加热原理上有着本质的区别。在钨合金传统烧结方式的基础上引入微波烧结这一新式烧结技术,对准φ30 mm×110 mm 93W-Ni-Fe合金坯料微波烧结工艺进行探索,研究加热方式对93W-Ni-Fe合金密度、硬度、金相组织和力学性能的影响。试验表明:微波烧结试样组织均匀、细小,钨颗粒明显小于传统烧结水平;径向性能分布均匀;微波加热能达到常规尺寸钨合金的透烧深度,但仍存在一定烧结缺陷。。     

温度对氮化硅粉烧结密度的影响

用改进燃烧合成法制备的α、β不同相含量的氮化硅粉料,通过配比组成多组不同相含量的粉料。经过混料、成型、烧结、密度测试,考察烧结温度对各组粉料烧结密度的影响;并对比了A、B两种不同烧结助剂配方。结果表明,多数粉料在1740～1780℃的温区内烧结密度达到峰值,烧结密度在97%以上。A配方适合于β-Si3N4粉、B配方相对更适合于α-Si3N4粉。采用A配方,处理后的β相粉料烧结几乎完全致密,且烧结致密温区下移并变宽。粉料的团聚影响素坯密度,晶粒粗大的粉料则不利于成型。     

激光诱导自蔓延Ni-Al合金组织性能及掺杂B的影响

在Ni14.3Al5.7中掺杂原子数分数为1.86%的B,将原始粉末压制成坯。采用不同激光点火功率对压坯进行激光诱导自蔓延烧结,利用SEM、XRD及硬度、磨损、耐蚀性测试表征手段,分析研究烧结合金的微观组织结构及宏观性能。结果表明:未添加B,烧结合金物相为Ni3Al、NiAl、Al2O3,合金组织呈网状分布;掺杂B后,烧结产物为Ni3Al、NiAl、Al4B2O9、Al2O3,对产物组织形貌影响较小。当烧结功率为700 W,烧结合金的显微硬度达到381.27HV,维钝电流为0.253 mA/mm2;功率为1 100 W,相对密度达89.3%;功率为900 W,耐磨性最佳,相对质量损失为0.24%。在相同烧结功率下,B提升了烧结合金的相对密度、硬度,但耐磨性、耐蚀性能有所下降。     

振动对稀土Ce铝铜合金组织的影响

利用斜坡振动浇注工艺生产Al4.5Cu4Ce合金,研究浇注温度、冷却方式和振动电压3个参数对合金凝固组织的影响。实验表明,这些参数对合金晶体形核和晶体的生长方式产生重要影响。700℃温度斜坡振动铜模水冷浇注的Al4.5Cu4Ce合金组织为均匀、细小的近球状非枝晶组织,晶粒平均直径为38.3μm,晶粒平均圆度为2.31。     

高塑性W-Cu-Zr非晶合金药型罩材料

为获取高性能药型罩材料,采用铜模水淬制备W-Cu-Zr六元非晶合金。该非晶合金以Cu-Zr-Ni系铜基非晶为母合金,添加钨、钽、硼、锆、镍等元素,并根据各元素原子半径、密度、熔点、沸点,确定出最佳配比组合。结果表明:采用此材料制得?10 mm×50 mm圆柱形试样的抗拉强度为1 820 MPa,伸长率为16.5%,断裂强度达2 030 MPa,综合性能优越,用于药型罩材料有利于提高侵彻威力。     

基于SPH方法的低密度粒子流成型数值仿真

为研究低密度材料药型罩形成粒子流的特性,使用AUTODYN有限元软件采用光滑粒子流体力学(SPH)方法对低密度材料药型罩形成粒子流进行数值仿真研究,进行了实验验证。药型罩材料选用聚四氟乙烯(PTFE)基体中加入质量分数为38.5%,密度为8.93 g·cm~(-3)铜粉的改性聚四氟乙烯/铜(PTFE/Cu)。研究结果表明:SPH方法可以有效地模拟爆炸和粒子流的形成,且在数值模拟过程中选择炸药粒子间距和药型罩材料粒子间距均为0.03 cm较为合适;在爆轰波的作用下,PTFE/Cu材料药型罩无法形成凝聚的射流,会形成飞散的粒子流,通过X光照片可以观察到射流是非常细小的颗粒,且光学密度沿径向增加;在40μs前仿真与实验形成粒子流的形态有很高的相似性,仿真结果与实际情况吻合性较好,而在100μs后实际粒子流的运动表现出很强的不确定性,出现螺旋、偏移等现象。     

影响药型罩材料使用性能的因素研究

论述了药型罩被压溃后材料的破坏行为与材料的动态性能,杂质的含量及其分布,晶粒的大小和形貌有关。并指出,制作药型罩材料的关键技术是如何得到纯净的材料和细小的等轴晶。     

喷射成形高镁铝合金的组织特征及其断裂行为

采用喷射成形技术制备了高镁铝合金,并挤压致密化与T4热处理强化。研究了高镁铝合金的显微组织特点和拉伸断裂方式。结果表明:喷射成形工艺可显著细化高镁铝合金的晶粒,无宏观偏析,显微组织为细小均匀的等轴晶,晶内均匀分布着细小的弥散相;断裂形式呈韧性断裂,断口以韧窝为主。     

钨铜射流成形的细观数值模拟分析

为研究钨铜复合材料聚能射流成形的细观机理及材料细观结构对射流成形的影响,基于随机投放原理编制了钨铜复合材料细观离散化模型生成程序,建立了不同两相配比及钨颗粒尺寸的钨铜药型罩细观离散化模型。应用动力学仿真AUTODYN-2D软件中的欧拉算法,对钨铜细观模型及其等效均质药型罩开展了聚能射流成形的细观尺度有限元数值模拟分析。研究结果表明,钨铜材料在爆炸载荷驱动下铜相与钨相速度有显著差异,钨颗粒含量沿射流尾部至头部分布不均匀,呈现依次递减的趋势。在一定钨颗粒尺寸下,射流中钨含量相对变化量随着原始药型罩中钨含量降低而增大,钨体积含量30%的钨铜材料形成射流中平均钨含量降低65%,其中头部钨含量下降达90%;在给定罩材两相配比时,射流中钨含量随着钨颗粒尺寸的增大而降低,高钨含量的钨铜射流成分分布不均匀性对颗粒尺寸的变化更加敏感。     

TiC/Cu金属陶瓷复合材料的研究

通过高温烧结TiC陶瓷骨架,金属Cu熔体真空无压自浸渗,制备出高致密度(>98%理论密度)的TiC-40%Cu(质量分数)金属陶瓷复合材料。对材料微观结构分析表明,在复合材料中TiC形成了连续的骨架结构,金属Cu填充到TiC骨架的孔隙中。材料的高温烧蚀试验结果表明,TiC/Cu复合材料在烧蚀过程中产生了“发汗冷却”效果,抗烧蚀性能与W/Cu材料相近,抗热震性比W/Cu材料差。TiC/Cu复合材料作为耐高温、抗烧蚀材料有实际应用前景。     

注射成形钨合金材料的制备与性能研究

用注射成形的方法制备钨合金材料(95W),对其抗拉强度、延伸率、冲击韧性、硬度和密度进行测试,采用扫描电镜观察材料的显微结构和断口形貌,用电子探针对材料的元素组成进行电子能谱分析,并与压制烧结方法制备的钨合金材料性能进行比较。结果表明,脱脂不完全造成的残碳使MIM钨合金材料的拉伸强度和冲击韧性略低于压制烧结法制备的材料,脱脂时微粒的相对移动导致MIM材料的密度略高于压制烧结工艺制得的材料。     

第三组元对爆炸压实CuCr合金性能的影响

采用机械合金化工艺由Cu、Cr及添加第三组元素粉按一定质量比合成CuCr及CuCrM (M =W ,Fe)预合金粉 ,尔后用爆炸压实工艺制备电触点材料CuCr合金。着重研究了第三组元对爆炸压实的CuCr合金性能的影响。结果表明 ,添加W提高爆炸压实的CuCr合金的密度 ,添加Fe稍微降低其密度 ;添加W或Fe都能显著提高CuCr合金硬度 ,并且添加Fe提高得更明显 ;添加W或Fe都会显著降低CuCr合金的电导率 ,并且CuCrM合金的电导率都较低     

Zr基非晶合金药型罩射流的成型研究

射流成型情况关系到对目标的侵彻毁伤效果.非晶合金材料有着不同于金属材料的独特力学特性,其用于聚能装药中形成的射流形态十分特殊,可以在保证一定侵彻深度的同时提高开孔孔径.将数值模拟和试验验证相结合,对Zr基非晶合金药型罩射流成型特性展开研究.将Zr基非晶合金和Cu药型罩形成的射流进行对比分析,发现具有明显差异.这是由于非...