一种药型罩用细晶弱织构组织坯料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种药型罩用坯料的制备方法，依次进行多向往复镦挤、超低温大变形挤压；所述多向往复镦挤是对六面方坯的具有同一顶点的三个面依次进行往复墩挤，单次挤压比≥1.5，完成2～4道次循环多向往复镦挤；所述超低温大变形挤压是将坯料进行深冷处理（60～150）min，正挤压模具挤压工作部分内锥角度90

【技术实现步骤摘要】
一种药型罩用细晶弱织构组织坯料的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属塑性成形
，尤其涉及一种药型罩用细晶弱织构组织坯料的制备方法。

技术介绍

[0002]国外对药型罩材料、组织(晶粒度、形貌、分布、晶粒取向等)、几何尺寸精度和毁伤效能之间的关系作了大量而深入的研究。结果表明，在药型罩结构参数与装药装配相同条件下，晶粒尺寸与均匀性、织构(晶粒取向)和其它内在组织参数对侵彻能力影响明显，其中晶粒尺寸及其分布规律(织构强度)是影响毁伤效能的内在质量的关键因子。
[0003]目前，用于制造聚能装药战斗部用药型罩的金属材料主要有：钽、铜、铝、铁等单金属材料，以及钽钨、钽铜等合金材料，其中铜具有密度高(8.93g/cm3)、塑性好(室温伸长率≥45％)、声速大(4.7km/s)、熔点高(1083℃)，同时材料成形性能好(塑性成形极限达到95％)、储藏丰富、价格相对便宜，能够满足常规武器战斗部的高性能与低成本要求。大量试验研究表明，采用热轧、直接挤制的铜棒材或板材制造的药型罩，平均晶粒尺寸20μm～60μm，织构强度20～40，组织形变协调性差，导致射流提前断裂，形成变形不均匀的侵彻体，严重影响药型罩毁伤效能，打击新一代反应装甲、陶瓷装甲、复合装甲的毁伤能力已严重不足，发展细晶弱织构药型罩已成为研制高性能战斗部的当务之急。
[0004]现有大塑性变形技术有挤压或多向锻造、换向轧制、等通道挤压等，存在以下缺点：一是晶粒尺寸均匀性差，在变形弱区或剧烈变形区存在不均匀变形剪切带以及中心未变形区，再结晶后形成混晶组织；二是轧制板材的宽度、长度方向异性大，形成强织构组织；三是等通道挤压材料的收得率低、性能一致性差；四是制备细晶材料工序长、工艺复杂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种药型罩用坯料的制备方法，可实现细晶、弱织构组织，提高药型罩的各向同性、高屈强比和高延性。
[0006]本专利技术的目的是通过以下措施实现的：
[0007]一种药型罩用坯料的制备方法，依次进行多向往复镦挤、超低温大变形挤压；所述多向往复镦挤是对六面方坯的具有同一顶点的三个面依次进行往复墩挤，单次挤压比≥1.5，完成2～4道次循环多向往复镦挤；所述超低温大变形挤压是将坯料进行深冷处理(60～150)min，正挤压模具挤压工作部分内锥角度90
°
～140
°
，挤压速率(10～20)mm/s。
[0008]优选的，上述多向往复镦挤以及超低温大变形挤压后立即进行深冷处理。冷却介质为工业液氮。抑制了形变组织在变形热驱动下产生动态回复，降低再结晶细晶化效率。
[0009]上述药型罩用坯料的制备方法，包括阶梯式热处理，所述阶梯式热处理包括两级，第一级是多向往复镦挤后、超低温大变形挤压前，第二级是超低温大变形挤压后；第一级再结晶热处理：将充入氮气的热处理炉进行加热，升温速率为(10～25)℃/min，升到设定温度后保温60min；再将步骤(4)所得坯料放入氮气炉中进行再结晶热处理，热处理工艺(150～
200)℃
×
(15～45)min+(250～320)℃
×
(60～90)min，保温结束后立即冷却；第二级再结晶热处理：将充入氮气炉进行加热，升温速率为(10～25)℃/min，升温到设定温度后保温60min；再将步骤(6)所得坯料放入氮气炉中进行再结晶热处理，热处理工艺(180～220)℃
×
(60～90)min，保温结束后立即冷却。阶梯式热处理，在第一次热处理中加入再结晶形核热处理，实现形变组织随机形核，细化晶粒，弱化织构，随铜晶粒尺寸逐渐降低，形变储能显著升高，所需要的再结晶温度降低，精确控制再结晶温度，抑制晶粒长大，提高组织性能的均匀一致性。
[0010]优选的，所述阶梯式热处理为三级热处理，还包括多向往复镦挤前的初级热处理，真空度≥3
×
10
‑3Pa，升温速率为(5～15)℃/min，550～650℃保温3～6h，随炉冷却至100℃以下。三级阶梯式热处理可进一步消除内部应力，提高组织均匀性。
[0011]上述药型罩用坯料的制备方法，还包括变形处理前的电子束熔炼净化，采用功率为900kW的电子束熔炼炉，进行二次电子束熔炼净化，熔炼室真空度≥2
×
10
‑3Pa。进一步降低S、P、Pb、Bi、0、Zn等杂质元素含量，提高材料的纯净度。优选的，所述二次电子束熔炼，一次熔炼速度(80～150)kg/h，拉坯速度(4～6)mm/min；二次熔炼速度(50～100)kg/h，拉坯速度(2～4)mm/min。有效去除S、P、Pb、Bi、0、Zn等杂质元素。
[0012]通过本方案，制备的铜材料杂质含量低，晶粒组织细小均匀、弱织构对称化，坯料心部、边部组织形变一致性好，能显著提高不同部位组织均匀性与性能一致性。
[0013]具体的，一种药型罩用细晶弱织构组织坯料的制备方法，包括以下工艺步骤：
[0014](1)电子束熔炼净化：采用商用T2、T3铜材料(方坯或圆棒)，方坯的规格(50～80)mm
×
(50～80)mm
×
1000mm，圆棒规格Φ(50～100)mm
×
1000mm，通过碱洗、酸洗去除表面油污、氧化皮等物质；采用功率为900kW的电子束熔炼炉，进行二次电子束熔炼净化，熔炼室真空度≥2
×
10
‑3Pa；
[0015](2)热处理均匀化：将步骤(1)所得坯料在真空炉中进行热处理均匀化，真空度≥3
×
10
‑3Pa，升温速率为(5～15)℃/min，保温温度(550～650)℃，保温时间(3～6)h，随炉冷却至100℃以下出炉；
[0016](3)多向往复镦挤：将步骤(2)所得坯料制备成边长(100～200)mm方坯，在6300t六缸液压机上，进行多向往复镦挤变形，如图1所示。完成一次往复镦挤(A面)，旋转90
°
，依次完成B面、C面往复镦挤，单次挤压比≥1.5，完成2～4道次循环多向往复镦挤后，立即在冷却介质中进行深冷处理，制备出高形变储能方坯。
[0017](4)滚圆：将步骤(3)所得方坯，在7.5t锻锤上进行滚圆，制备出Φ(120～200)
×
(300～500)mm棒坯。
[0018](5)一次再结晶热处理：将充入氮气的热处理炉进行加热，升温速率为(10～25)℃/min，升到设定温度后保温60min；再将步骤(4)所得坯料放入氮气炉中进行再结晶热处理，热处理工艺(150～200)℃
×
(15～45)min+(250～320)℃
×
(60～90)min，保温结束后立即出炉进行水冷却；
[0019](6)超低温大变形挤压：将步骤(5)所得坯料放入保温箱中进行深冷处理(60～150)min，模具系统进行液氮雾化冷却，模具挤压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种药型罩用坯料的制备方法，依次进行多向往复镦挤、超低温大变形挤压；所述多向往复镦挤是对六面方坯的具有同一顶点的三个面依次进行往复墩挤，单次挤压比≥1.5，完成2～4道次循环多向往复镦挤；所述超低温大变形挤压是将坯料进行深冷处理（60～150）min，正挤压模具挤压工作部分内锥角度90
°
～140
°
，挤压速率（10～20）mm/s。2.如权利要求1所述的药型罩用坯料的制备方法，所述多向往复镦挤以及超低温大变形挤压后立即进行深冷处理。3.如权利要求2所述的药型罩用坯料的制备方法，所述深冷处理的冷却介质为工业液氮。4.如权利要求1
‑
3任一所述的药型罩用坯料的制备方法，包括阶梯式热处理，所述阶梯式热处理包括两级，第一级是多向往复镦挤后、超低温大变形挤压前，第二级是超低温大变形挤压后；第一级再结晶热处理：将充入氮气的热处理炉进行加热，升温速率为（10～25）℃/min，升到设定温度后保温60min；再将坯料放入氮气炉中进行热处理，热处理工艺（150～200）℃
×
（15～45）min+（250～320）℃
×
（60～90）min，保温结束后立即冷却；第二级再结晶热处理：将充入氮气炉进行加热，升温速率为（10～25）℃/min，升温到设定温度后保温60min；再将坯料放入氮气炉中进行热处理，热处理工艺（180～220）℃
×
（60～90）min，保温结束后立即冷却。5.如权利要求4所述的药型罩用坯料的制备方法，所述阶梯式热处理为三级热处理，还包括多向往复镦挤前的初级热处理，真空度≥3
×
10
‑3Pa，升温速率为（5～15）℃/min，550～650℃保温3～6h，随炉冷却至100℃以下。6.如权利要求1
‑
5任一所述的药型罩用坯料的制备方法，还包括变形处理前的电子束熔炼净化，采用功率为900kW的电子束熔炼炉，进行二次电子束熔炼净化，熔炼室真空度≥2
×
10
‑3Pa。7.如权利要求6所述的药型罩用坯料的制备方法，所述二次电子束熔炼，一次熔炼速度（80～150）kg/h，拉坯速度（4～6）mm/min；二次熔炼速度（50～100）kg/h，拉坯速度（2～4）mm/min。8.如权利要求1所述的药型罩用坯料的制备方法，包括以下工艺步骤：（1）电子束熔炼净化：采用商用T2、T3铜材料（方...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴洋，宋阳曦，舒大禹，赵祖德，詹红，苏柳，陈强，张菲玥，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：