钨粉颗粒形貌对钨铜合金药型罩破甲性能的影响

为了研究钨粉形貌对钨铜合金药型罩破甲性能的影响,采用了4种不同颗粒形貌的钨粉,利用机械合金化法和冷等静压旋压工艺制备钨铜合金药型罩,并对钨铜合金药型罩射孔弹进行了地面静破甲穿钢靶试验,通过试验分析钨粉形貌对钨铜合金药型罩破甲性能的影响。结果表明:钨粉颗粒完整、形貌为多面体的钨粉,其松装密度达到9.564 g/cm~3,制备的钨铜合金药型罩的破甲深度达到338.3 mm,破甲稳定性达到99.21%;而钨粉颗粒有缺陷、形貌为类球状的钨粉,其松装密度仅为7.142 g/cm~3,制备的钨铜合金药型罩的破甲深度为288.1 mm,破甲稳定性为92.7%,分别下降了17.4%和7.6%。     

超细钨铜复合粉末注射成型药型罩研发及测试

W-Cu合金结合了钨的高密度与铜的高动态延伸率,是一种前景广阔的药型罩材料.为获得性能优良的金属射流,提高油气井射孔弹的穿孔指标,对高致密均质W-Cu合金药型罩进行了研发.采用热化学工艺开发了不同含铜率(质量分数为10%,15%,20%,25%)的亚微米级超细W-Cu复合粉末,选W-25Cu型复合粉末并采用注射近净成型工艺技术制备了药型罩,将脱脂件在H_2气氛中烧结,峰值温度为1 200℃.采用SEM观察发现,烧结药型罩微观结构为亚微米级的W粒子均匀地分布在Cu基体中,其实测密度高达14.75 g/cm~3.拉伸试验表明,所开发的药型罩材料具有优良的力学性能,极限抗拉强度达到822.4 MPa,屈服强度达807.5 MPa,延伸率为1.18%.破甲性能测试实验证明,该类药型罩具有极其稳定的侵彻性能.     

3O钨-铜爆炸成形弹丸（EFP）药型罩制备技术研究

本文研究了30w—CuEFP药型罩的制备及成形性能。研究采用了普通钨粉、铜粉和超细钨铜复合粉制备两种不同的棒材,然后测试棒材的锻造性能,最后选用普通钨铜材料制备EFP药型罩。结果表明,采用普通钨粉、铜粉刺备的材料具有较好的压力加工性能。制备的30W—CuEFP药型罩的材料的致密度达98％理论密度,退火后材料的抗拉强度达到320MPa,延伸率达17％。     

钨酸铵溶液浓度对超微钨粉形貌的影响

以钨酸铵溶液为原料,采用超声喷雾干燥法制备了超微钨粉.研究了该方法中钨酸铵浓度对超微钨粉形貌的影响.结果表明,当溶液中钨酸铵的浓度为10%时,得到了球形度很好的非完全结晶的前驱体.当钨酸铵浓度达25%时,得到了层片状的晶态前驱体.钨酸铵溶液浓度对干燥时晶体生长速度具有重要的影响.分别采用这2种前驱体在630℃,保温30 min和氢气流量4 L/min条件下能够完全还原,得到超微α-W粉.所制得的钨粉形貌完全遗传了其前驱体的形貌,分别得到球状和层状钨粉.球状钨粉由纳米颗粒聚集而成.片层状钨粉的厚度在1 mm以下.     

纳米晶钨粉对液相烧结93W合金组织性能影响

采用高能机械球磨方法制备了超细钨粉,经冷等静压和1465℃分解氨气氛中液相烧结制得高密度钨合金.研究了纳米晶亚微米颗粒钨粉对烧结态93W-4.9Ni-2.1Fe高密度钨合金微观组织及性能的影响.研究表明:采用超细钨粉与低温液相烧结技术,获得了高相对密度(大于99.7%)的烧结态高密度钨合金,且细钨颗粒组织均匀分布于粘结相中;与采用亚微米颗粒钨粉的烧结态钨合金相比较,不仅微观组织弥散分布,而且具有较高的力学性能;液相烧结态钨合金的力学性能主要与原始钨粉粒度及烧结温度有关.     

不同材料双层球缺罩侵彻特性的研究

采用数值模拟及钢靶侵彻试验两种方法研究了单层钛合金球缺罩、钛合金/铜、铝合金/铜双层球缺罩形成的3种杆式射流对45#钢锭靶板侵彻深度和开孔的问题。研究结果表明:不同材料的双层球缺罩形成的杆式射流对45#钢锭靶板的开孔孔径和侵彻深度大小均有直接影响,且钛合金/铜双层罩杆式射流破甲深度相对于铝合金/铜双层罩有一定提高,其开孔孔径明显增大。而单层钛合金药型罩杆式射流整体速度最大,开孔孔径较钛合金/铜、铝合金/铜双层罩杆式射流有明显提高,但破甲能力较低。研究结果对于武器战斗部设计具有一定的指导作用。     

多孔钨材料及零件的研究进展

多孔金属材料是一类具有优异性能的新型材料。本文首先简述了多孔金属材料的几种常用制备方法及应用领域。然后对多孔钨材料在微波真空器件、核聚变及空间电推进技术等领域的应用进行了介绍，指出了多孔钨材料及零件制备中存在的问题，针对这些问题对多孔钨材料及零件制备工艺进行了深入研究。利用射流分级技术对钨粉进行了分级，激光粒径测试仪的分析结果表明，分级后的钨粉颗粒度分布更加集中。采用气体纯化装置对烧结用氢气中残余的水和氧进行了净化，使氢气的露点从纯化前的-50℃降到纯化后的-90℃以下，为制备出无氧化的多孔钨材料及零件提供了很好的烧结环境。利用冷等静压技术和高温烧结技术制备出多孔钨材料，压汞仪分析表明钨粉分级使多孔钨材料的比表面积增大，闭孔率大大降低，孔度更加均匀一致。采用真空浸铜的方法制备出多孔钨铜合金材料，与传统氢气浸铜方法相比，真空浸铜的浸渍率提高了4%以上。采用真空去铜法净化了多孔钨铜零件，结果表明该方法具有处理时间短、去铜彻底、对环境无污染等优点。     

无压烧结制备硼化钨陶瓷

采用两步法制备硼化钨陶瓷, 首先将硼粉与钨粉按一定比例混合, 在高温下合成硼化钨粉体, 再以此为原料采用冷压和高温烧结制备硼化钨陶瓷。研究硼钨比例对合成粉体物相组成的影响, 以及烧结温度对硼化钨陶瓷微观结构及力学性能的影响。研究结果表明: 硼钨摩尔比为2.5时, 可以得到纯度较高的WB₂粉体。随着烧结温度的升高, WB₂陶瓷的显气孔率减小, 相对密度增加, 材料的抗弯强度与显微硬度明显增大, 当烧结温度达到1800℃时, WB₂陶瓷的开口孔隙率为5.2%, 相对密度86.0%, 抗弯强度72 MPa, 显微硬度2088.5 MPa。WB₂陶瓷的断裂行为也从沿晶断裂转变为穿晶断裂模式。     

炸高对侵彻效应影响试验和数值模拟研究

为了研究炸高因素对聚能装药侵彻深度影响,文章建立了柱锥结合罩型聚能装药侵彻靶板仿真计算模型,研究了不同炸高条件下射流侵彻45#钢靶板的作用过程,并与试验结果进行了对比分析。结果表明,试验与数值模拟结果较吻合;柱锥结合罩型聚能装药的有利炸高与装药直径之比为1.4～1.8,最大破甲深度约为装药直径的4.6倍。     

大气等离子喷涂制备低氧含量厚钨涂层

采用等离子球化技术对不规则钨粉进行球化,以还原后的球形钨粉为原料于CuCrZr合金基体上在氮气保护下,用大气等离子喷涂制备聚变堆用厚钨梯度涂层。利用X射线衍射(XRD)对钨粉和涂层进行物相分析,采用扫描电镜(SEM)对钨粉和涂层微观形貌进行观察,使用O/N测量仪、激光热导仪和拉伸试验机分别对涂层氧含量、热导率和结合强度进行测量,用X射线光电子能谱(XPS)对钨涂层中钨元素的价态进行分析。结果表明:在氮气保护下,采用大气等离子喷涂成功制备了以Cu-Mo/Mo-W为过渡的约2mm厚钨涂层,其结合强度为15.2MPa。相对真空热处理而言,H2还原热处理能显著降低等离子球化钨粉和钨涂层的氧含量,H2处理后涂层中氧含量从0.93%(质量分数,下同)降至0.17%。在钨涂层制备过程中由于存在对流氧化和扩散氧化,导致涂层存在微量的氧化物,其中氧化物主要以WO2.72和WO3存在。     

前舱干扰下锥弧药型罩射流成型及侵彻性能研究

为了有效地降低前舱对聚能射流的干扰作用,提高聚能战斗部侵彻混凝土靶的威力,设计了一种锥弧药型罩。利用动力学仿真软件AUTODYN 2D对两种小锥段不同壁厚的锥弧药型罩和相同装药结构下的传统药型罩在前舱干扰情况下形成射流的过程进行数值模拟研究,分析这3种药型罩形成射流的性能,最后通过静破甲试验验证锥弧药型罩的侵彻性能。结果表明:与传统结构药型罩相比,在爆轰压力作用下,锥弧药型罩的锥形部分形成头部高速射流,减少在前舱的射流消耗,增加侵彻深度;弧形部分形成的射流质量利用率高,可形成粗大射流,提高侵彻能力;小锥段1.6 mm和2.5 mm壁厚锥弧药型罩形成的射流都能够侵彻1 200 mm厚的混凝土靶板,且小锥段1.6 mm壁厚锥弧药型罩形成的射流侵彻性能更好。     

含能射孔弹双层药型罩穿孔性能研究

含能射孔弹药型罩主要采用含能材料压制的单金属药型罩,该弹穿深性能低。而双层含能射孔弹内层采用高钨配方,外层采用含能材料,既提高了穿深性能,又清洁了孔道。本文中,设计了一种新结构的压罩模具,成功压制了双层药型罩,打靶结果为双层药型罩射孔弹的穿深为695 mm,单金属药型罩为400 mm,双层药型罩的穿深比单金属药型罩提高73.8%,表明与单金属含能射孔弹相比,双层含能射孔弹有明显的优势。     

利用W-Cu梯度层连接93W合金与无氧铜的实验研究

针对“面向等离子体元件”对W—Cu复合材料的需求,进行了利用W—Cu梯度层连接93W合金与无氧铜的实验研究。首先选用Zn作为烧结助剂,采用粉末冶金方法热压烧结了不同W含量的W-Cu梯度层,研究了烧结温度、W含量对其致密度和微观结构的影响,确定了适宜的烧结条件为温度1123K,压力20MPa,保温时间60min。在该条件下制备的W-Cu梯度层的致密度大于96％,其物相为W、Cu,二者以机械混合形式共存。在此基础上,通过在93W合金与无氧铜之间加入三层W含量逐渐变化、无宏观界面的W—Cu梯度层,在梯度层致密烧结的同时,实现93W合金与无氧铜的连接。     

钨铜聚能粒子流的侵彻特性研究

为研究钨铜聚能粒子流的侵彻特性,对钨铜多孔药型罩和紫铜板药型罩的侵彻性能进行了试验研究,测试了钨铜聚能粒子流侵彻铝板的穿深与时间关系曲线。试验结果表明:在1倍装药口径炸高下,钨铜聚能粒子流侵彻铝靶的穿深比紫铜板射流侵彻铝靶的穿深要提高31%。利用最小二乘法对穿深与时间关系曲线进行拟合,拟合结果表明穿深与时间的关系呈乘幂形式。结合侵彻试验结果,确定了钨铜聚能粒子流的最后侵彻速度为1657.8m/s。这为多孔药型罩聚能装药的设计提供一定的指导意义。     

截顶辅助药型罩对椭球罩射流成型影响研究

为了研究截顶辅助药型罩的结构参数对椭球罩射流成型及侵彻性能的影响,运用仿真软件Autodyn-2D的Euler算法对其有限元模型进行数值模拟计算.结果表明:当辅助药型罩高度为2.5mm,直径为15mm时,截顶椭球罩形成的杆式射流具有最优的形态及侵彻性能,使用优化后的辅助药型罩结构侵彻混凝土靶板时,头部速度提升23.9％...     

钨的SEM、EDS特性对射孔弹性能及生产的影响

文章着重从微观的角度阐述了钨的理化特性对射孔弹性能及生产的影响,提出了钨在射孔弹药型罩上应用的理化指标,进一步证实了球形钨粉和高纯度钨粉对射孔弹性能及生产更为有利.     

复合双药型罩结构冲击ERA及其后效作用研究

为了研究复合双药型罩结构在冲击爆炸反应装甲(ERA)后剩余射流的性能,以及对主装甲的后效毁伤作用,运用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,分别研究射流以垂直和倾斜两种状态冲击引爆ERA。其中,侵彻斜置ERA对射流性能影响较大,而垂直侵彻时射流未断裂,且长度几乎没有变化。在相同炸高处,与普通偏心亚半球单罩结构对主装甲的毁伤情况进行对比,结果表明:当在主装甲前未添加ERA时,复合双药型罩结构对主装甲的侵彻性能优于偏心亚半球单罩结构;而在主装甲前添加ERA后,复合双药型罩结构穿过ERA后依然可以有效地对主装甲进行侵彻,但偏心亚半球单罩结构在侵彻ERA后射流形态变化巨大,离散为射流粒子,几乎丧失了继续侵彻的能力,即复合双药型罩结构不仅可以更加有效地摧毁ERA,且对主装甲的后效毁伤效能明显提升,与单罩结构相比,扩孔孔径增加27.5%,侵彻深度提升了112.2%。     

活性粉末药型罩射孔弹穿孔性能试验研究

为实现射孔弹对目标靶穿孔性能和孔道后效的共同作用,设计了一种高密度活性镍-铝金属体系药型罩。通过改变药型罩配方中钨粉、镍粉和铝粉的质量比,进行了相应地面穿目标靶对比试验,得到最佳效果的活性金属粉末药型罩配方。试验结果显示,当活性配方中钨粉、镍粉、铝粉的质量比为70.0∶6.6∶13.4时,地面钢靶穿孔孔道容积最大,穿孔效果最佳;地面模拟围压穿砂岩靶的穿孔孔道干净,射流后效作用能力显著。