仿贝壳结构W-Al装甲材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了仿贝壳结构W

【技术实现步骤摘要】
仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料制备
，涉及仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法。

技术介绍

[0002]装甲防护是战场生存的基本要求，缺乏防护，坦克、装甲车辆、武装直升机等武器装备就难以生存，有效防护是夺取陆、海、空全域战场胜利的重要保障。随着现代战争对抗程度空前激烈，穿甲弹、破甲弹等反装甲武器毁伤能力不断提高，军用装备防护装甲面临的威胁更加突出。面对弹丸高速短时冲击、中弹时高应力应变、与弹丸作用时高温高压等严酷的服役环境，防护装甲需要破碎弹丸、吸收或重新分配产生的能量，以延缓或防止弹丸的侵彻，这就对作为防护的装甲材料提出更高的耐冲击及抗侵彻性能需求，要求其兼具高熔点、高硬度、高强度、高韧性等特征。同时，未来战争追求快速反应、快速部署，为提高武器装备的作战机动性和灵活性，在保证防护能力不降低的情况下，装甲材料需要向轻量化方向发展。因此，迫切需要研制高强、高韧、轻质装甲防护材料。
[0003]贫铀合金因密度大、硬度高，作为装甲材料使用防护效果好，但其存在辐射污染等致命缺陷。与其他装甲材料相比，钨合金装甲虽然比较重，但其高硬度、高强度等优势具有更好的防护效果，高速冲击下的强度比钢装甲高50％、比铝合金装甲高85％，能够防御一定能量物理攻击、减轻保护目标受伤害的程度，成为装甲防护理想候选材料之一。但是，由于多晶金属W室温脆性大、韧脆转变温度高，在高能冲击载荷作用下容易发生破碎、断裂，难以满足装甲材料高韧性的需求。添加与W形成固溶体的合金元素或FCC结构的塑性金属，可通过增加滑移面提高位错可动性、提高断裂所需能量实现韧化的效果。然而，韧性得到改善的W
‑
Re、W
‑
Cu、W
‑
Ni
‑
Fe等材料由于密度均较高，迫使装甲防护层的重量越来越大，严重影响武器装备的作战机动性和快速反应能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法，解决了现有装甲材料密度较高、韧性较差的问题。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0006]步骤1，将W粉和Al粉分别进行球磨，得到W片层、Al片层；
[0007]步骤2，将步骤1得到的W片层、Al片层混合均匀，压制生坯，将生坯进行加热保温，得到W/Al复合材料生坯；
[0008]步骤3，将步骤2得到的W/Al复合材料生坯进行热轧处理，得到仿贝壳结构W/Al装甲材料。
[0009]本专利技术的特征还在于，
[0010]步骤1中，W粉的粒度为6～8μm，Al粉平均粒度为50μm。
[0011]步骤1中，球磨的过程为：将二氧化锆磨球分别与W粉、Al粉装入聚四氟乙烯球磨罐
中，在行星式高能球磨机上以400～800r/min转速球磨4～8h；
[0012]球磨前对球磨罐进行抽真空，充氩气，重复进行三次。
[0013]磨球采用不同直径混合使用，磨球的直径分别为8mm、5mm、3mm且配比为3:4:5。
[0014]步骤2中，W片层的质量占W片层与Al片层总质量的50％～90％，Al片层的质量占W片层与Al片层总质量的50％～10％。
[0015]步骤2中，混粉的过程为：将二氧化锆磨球、W片层、Al片层装入聚四氟乙烯球磨罐中，在混料机上以100～300r/min转速混合1～4h；
[0016]混粉前对球磨罐进行抽真空，充氩气，重复进行三次。
[0017]磨球采用不同直径混合使用，磨球的直径分别为8mm、5mm、3mm且配比为3:4:5。
[0018]步骤2中，压制压力为340MPa，保压时间60s。
[0019]步骤2中，加热速率为50℃/min～80℃/min，加热温度为600℃～650℃，保温时间为20min～60min，保温过程压制压力为30Mpa，热压过程中真空度不大于10
‑1MPa。
[0020]步骤3中，热轧处理温度为500～600℃，轧制变形量为1％～10％。
[0021]本专利技术的有益效果是，本专利技术仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法，基于W高强度、高硬度和Al高韧性、耐冲击的特点，在W基装甲材料中引入轻质、延性金属Al，在保证其高硬度、高强度的同时，达到增韧、减重的效果。
附图说明
[0022]图1是本专利技术仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法的流程图；
[0023]图2是本专利技术制备的仿贝壳结构W/Al复合材料微观组织图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0025]本专利技术提供一种仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施：
[0026]步骤1，将W粉和Al粉分别与二氧化锆磨球装入聚四氟乙烯球磨罐中，球料比为20:1，球磨前对球磨罐进行抽真空，充氩气，重复进行三次，再在行星式高能球磨机上以400～800r/min，转速球磨4h～8h，得到W片层、Al片层，通过调控高能球磨工艺，实现W片层、Al片层直径、片层厚度的可控制备；
[0027]W粉的粒度为6～8μm，Al粉平均粒度为50μm；
[0028]磨球采用不同直径混合使用，磨球的直径分别为8mm、5mm、3mm且配比为3:4:5；
[0029]步骤2，将步骤1得到的W片层、Al片层、二氧化锆磨球装入聚四氟乙烯球磨罐中，球料比为3:1，混粉前对球磨罐进行抽真空，充氩气，重复进行三次，再在混料机上以100r/min～300r/min，转速混合1h～4h；在340MPa下压制60s，得到生坯，生坯为将生坯以50℃/min～80℃/min加热速率加热到600℃～650℃，保温20min～60min，保温过程压制压力为30MPa，热压过程中真空度不大于10
‑1Mpa，得到W/Al复合材料生坯，构建W/Al微叠层结构；
[0030]其中，W片层的质量占W片层与Al片层总质量的50％～90％，Al片层的质量占W片层与Al片层总质量的50％～10％；
[0031]磨球采用不同直径混合使用，磨球的直径分别为8mm、5mm、3mm且配比为3:4:5；
[0032]步骤3，将步骤2得到的W/Al复合材料生坯在500℃～600℃温度下轧制变形1％～10％，通过变形处理和热处理工艺合理匹配(热轧处理)，实现片层厚度、层厚比、界面金属间化合物物相及含量的精确控制，得到仿贝壳结构W/Al装甲材料。
[0033]本专利技术仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法，基于仿贝壳珍珠母层“软
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硬”相交替叠合的材料结构设计思想，制备仿生微叠层结构W/Al装甲材料，可利用叠层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，将W粉和Al粉分别进行球磨，得到W片层、Al片层；步骤2，将步骤1得到的W片层、Al片层混合均匀，压制生坯，将生坯进行加热保温，得到W/Al复合材料生坯；步骤3，将步骤2得到的W/Al复合材料生坯进行热轧处理，得到仿贝壳结构W/Al装甲材料。2.根据权利要求1所述的仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，W粉的粒度为6～8μm，Al粉平均粒度为50μm。3.根据权利要求1所述的仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，球磨的过程为：将二氧化锆磨球分别与W粉、Al粉装入聚四氟乙烯球磨罐中，在行星式高能球磨机上以400～800r/min，转速球磨4～8h；球磨前对球磨罐进行抽真空，充氩气，重复进行三次。4.根据权利要求3所述的仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法，其特征在于，磨球采用不同直径混合使用，磨球的直径分别为8mm、5mm、3mm且配比为3:4:5。5.根据权利要求1所述的仿贝壳结构W
‑
Al装甲材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，W片层的质量占W片层与Al片层总质量的50％～90％，A...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乔，郑伟，梁淑华，邓楠，陈铮，李茜，高艺蕾，邹军涛，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：