本发明专利技术涉及一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金及其制备方法，属于特种金属材料技术领域。所述钨合金中镍的质量分数为35～90％，钨的质量分数为10～60％，以镍为溶剂钨为溶质得到面心立方结构的镍基固溶体合金，其密度大于10g/cm3，相比现铜提高10％以上，屈服强度约为270～350MPa，伸长率达到53％以上，从而满足EPF药型罩在炸药爆轰的高温、高压、高应变速率的极端加载条件下，经历极大的塑性变形而不发生动态失效的使用要求，有效提高EFP的威力性能。所述钨合金采用粉末烧结法制备，能够根据药型罩的实际质量和结构设计，由生坯至最终产品的材料利用率高，利于批量生产，无毒无放射性。无放射性。
【技术实现步骤摘要】
一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金及其制备方法，属于特种金属材料
技术介绍
[0002]爆炸成型弹丸(EFP)战斗部药型罩作为EFP战斗部的关键部件之一，其材料特性直接影响EFP的性能。在炸药确定的条件下，通过提高药型罩材料密度的方式增大比动能，是提高EFP性能的有效措施。
[0003]传统的EFP药型罩材料主要包括铜、钽和钽合金，铜作为应用最为广泛的EFP药型罩材料，其性能潜力已开发殆尽；钽及其合金虽然具有很高的密度，但稀有金属高昂的物料和加工成本导致其难以进行大批量生产和装备。探寻密度高于铜且造价低廉的药型罩材料，已成为EFP战斗部设计和研制的迫切需求。随着材料设计和制备技术的不断发展，合金化已成为获取高密度材料的主要方式。根据Ding和Jiang等人发表的题为《Research on Feasibility of Several High Density Materials for EFP Liner and Material Selection Criteria》研究表明，绝大多数的高密度金属材料在炸药爆轰驱动变形的过程中发生断裂、破碎的动态失效现象，难以形成形态完整的侵彻体，不满足EFP药型罩材料使用需求。
[0004]钨合金具有密度高、强度高、机械加工性好等优异性能，是在医疗、油气开采等现代工业领域应用最为广泛的高密度合金。同时，钨的价格仅为相同质量钽的三十分之一左右，所以钨合金成为备受期待的EFP药型罩候选材料。现有技术中常用的高比重钨合金主要为多相复合材料，高比重多相钨合金在爆炸载荷作用下的断裂模式主要为钨颗粒解理。由于钨为体心立方结构金属，具有明显的韧脆转变温度(约400℃)，按照使用的环境温度要求(
‑
40℃～+50℃)，高比重钨多相合金作为EFP药型罩承受炸药爆轰产生的极端载荷，极容易发生脆性断裂。虽然增加除钨之外的基体相含量能够避免药型罩在加载瞬间即发生动态失效，但由于多相材料不同相界面处的位错塞积问题难以避免，多相钨合金作为EFP药型罩材料，随着变形的加剧，依旧会发生钨颗粒与基体界面分离的断裂问题。因此，无法满足EFP成型性的基本要求，不能作为EFP药型罩材料进行应用。
[0005]单相钨合金具有材料组织均匀、密度高、延展性好的优点，现有技术中，单相钨合金研究较少。中国专利CN 110835703A公开了一种单相钨合金及其制备方法，所述单相钨合金中以W、Ta、Nb和Ni为主要组分，但面心立方金属Ni的含量较低，质量分数仅为8～17％，体心立方金属W在合金中含量远高于其他金属，是一种以W为溶剂，其余金属为溶质得到的钨基固溶体合金，其断后伸长率仅为34.5％～36.5％；在EPF药型罩爆炸加载瞬间，冲击压力可达20Gpa～50Gpa，应变超过300％，应变速率大于104s
‑1，所述单相钨合金塑性和延展性相对较低，韧脆转变温度较高，在高温、高压、高应变速率的极端加载条件下不易发生塑性形变形成完整侵彻体；同时由于所述钨合金含有较高的Ta含量，材料成本较高，相比于作为EFP药型罩材料，所述钨合金更适于作用聚能射流的药型罩材料；此外，所述单相钨合金由
Ni、Co、Ta、Nb、Zr、Gd、Ce和W八种金属组成，合金金属组分多，不利于根据应用需要调控合金金属组分和含量从而调整合金性能。所述专利采用真空熔炼(包括真空电弧熔炼)的方法制备单相钨合金，炉内金属经熔炼熔化成金属溶液，冷却后会形成金属铸锭，由于热量传输需要时间，铸锭内部和外部的冷却速度并不一致，导致铸锭的内部和外部的微观组织存在差异，外层的微观组织很容易产生析出相等问题，铸锭在制备为工件过程中需要进行繁复的去皮、留心，工艺复杂、控制难度大，且由于铸锭尺寸是一定的，制备成最终产品需要经过复杂的变形和机械加工，导致材料损耗大，利用率低，极大地增加了最终产品的成本价格。
技术实现思路
[0006]为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的之一在于提供一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金的制备方法。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种EFP药型罩，所述EFP药型罩的材料为本专利技术所述的一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金。
[0009]为实现本专利技术的目的，提供以下技术方案。
[0010]一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金，以所述单相钨合金的总质量为100％计，各原料组分及其质量分数如下：W 10％～60％，Ni 35％～90％，Fe 0％～50％，Co 0％～50％，Cu 0％～50％，Mo 0～30％。
[0011]优选的，所述钨合金的各原料组分及其质量分数如下：W 30％～45％，Ni 40％～55％，余量为Co。
[0012]优选的，所述钨合金的的各原料组分及其质量分数如下：W 30％～40％，Ni 45％～60％，余量为Fe。
[0013]优选的，所述钨合金的各原料组分及其质量分数如下：W 20％～35％，Ni 35％～50％，Fe 5～15％，余量为Mo。
[0014]优选的，所述钨合金的的各原料组分及其质量分数如下：W 25％～40％，Ni 45％～55％，Co 5～15％，余量为Fe。
[0015]更优选的，所述钨合金的的各原料组分及其质量分数如下：W 30％～40％，Ni 40％～55％，Fe 0％～15％，Co 0％～20％，Mo 0～5％。
[0016]一种本专利技术所述用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金的制备方法，所述方法为粉末烧结法，具体步骤如下：
[0017](1)混料：称取各原料组分金属粉末并混合均匀。
[0018]优选的，将金属粉末投入三维混料机中混合10小时～12小时，使金属粉末混合均匀；或将金属粉末投入球磨机中进行球磨，使金属粉末颗粒细化，从而实现原子尺度的混合均匀。
[0019](2)压制：将混合均匀的金属粉末经模压压制为生坯；
[0020](3)烧结：将压制好的生坯放入真空烧结炉中，保证炉内真空度不高于5
×
10
‑2Pa，先在1000℃～1200℃进行固相烧结，固相烧结时间为10分钟～20分钟；随后在1380℃～1530℃进行液相烧结，液相烧结时间为15分钟～60分钟，以保证钨及其他金属元素能够充
分溶解于镍熔体中，得到一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金。
[0021]优选的，液相烧结温度为1420℃～1500℃，液相烧结时间为20分钟～60分钟。
[0022]一种本专利技术所述用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金的制备方法，所述方法也可以是传统熔炼法。
[0023]一种EFP药型罩，所述EFP药型罩的材料为本专利技术所述一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金。
[0024]一种本专利技术所述EFP药型罩的制备方法，所述方法步骤如下：
本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金，其特征在于：以所述单相钨合金的总质量为100％计，各原料组分及其质量分数如下：W 10％～60％，Ni 35％～90％，Fe 0％～50％，Co 0％～50％，Cu 0％～50％，Mo 0～30％。2.根据权利要求1所述一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金，其特征在于：各原料组分及其质量分数如下：W 30％～45％，Ni 40％～55％，余量为Co。3.根据权利要求1所述一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金，其特征在于：各原料组分及其质量分数如下：W 30％～40％，Ni 45％～60％，余量为Fe。4.根据权利要求1所述一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金，其特征在于：各原料组分及其质量分数如下：W 20％～35％，Ni 35％～50％，Fe 5～15％，余量为Mo。5.根据权利要求1所述一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金，其特征在于：，各原料组分及其质量分数如下：W 25％～40％，Ni 45％～55％，Co 5～15％，余量为Fe。6.根据权利要求1所述一种用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金，其特征在于：各原料组分及其质量分数如下：W 30％～40％，Ni 40％～55％，Fe 0％～15％，Co 0％～20％，Mo 0～5％。7.一种如权利要求1～6中任意一项所述用于爆炸成型弹丸药型罩的单相钨合金的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建伟，付恒，王树有，门建兵，李梅，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。