一种用于战斗部壳体的含能叠层复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，涉及一种用于战斗部壳体的含能叠层复合材料及其制备方法，基于传统惰性金属的战斗部材料“击而不毁”的不足，以及某些高活性材料在高速飞行过程中提前反应失去毁伤能力的弊病，提出使用高熵合金与铝制备战斗部外壳材料，可充分发挥含能材料的特性，一方面可抵抗高速冲击和冲击温升作用，使活性材料不会提早反应；另一方面其内部高能量的多种金属间化合物在抵达目标后，会发生氧反应

【技术实现步骤摘要】
一种用于战斗部壳体的含能叠层复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，具体为一种含能叠层复合材料及其制备方法，更具体的，涉及一种用于战斗部壳体的含能叠层复合材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]传统的战斗部壳体材料是由惰性金属组成，当战斗部侵入目标后，壳体受到装填物爆炸作用发生破碎形成大量破片，破片通过动能毁伤和机械贯穿作用对目标产生一定的毁伤效果，但单一的动能毁伤威力是十分有限的，容易造成“击而不毁”，难以达到“命中即摧毁”的高效终端打击效能
。
[0003]现有技术中公开了一种核壳结构碳基叠氮化铜复合含能材料及其制备方法，以大颗粒叠氮化铜为核，以均匀分布有叠氮化铜的无定形碳为壳，通过精确控制氧化亚铜的溶解速率和
MOF
结晶速率，构建核壳结构的
Cu@MOF
杂化体，在此基础上通过煅烧得到内嵌氧化亚铜纳米颗粒的无定形碳复合材料，再通过气固相叠氮化反应，构建核壳结构碳基叠氮化铜复合含能材料
。
可发挥叠氮化铜高能量密度的优势，并利用碳材料大幅降低其敏感度，所制备的复合含能材料具有高能钝感的优异性能，但其仍然没有打破传统的动能毁伤和机械贯穿的毁伤效果，对目标的毁伤威胁有限
。
现有技术中还公开了一种
PTFE
‑
Al
‑
P
含能结构材料及其制备方法，向
PTFE
‑
Al
体系添加
P
，
P<br/>在空气中的燃烧形成了二次纵火效果，且在高温的促进作用下可能会激活更加充分的反应，从而使活性材料具有良好的综合释能特性，提升毁伤效能
。
该含能材料在倾入目标后会发生氧化反应
、
燃烧反应的连锁反应，可充分发挥战斗部材料对目标的毁伤作用，但其外壳材料活性过高，可能会导致其在飞行途中因高速冲击和高温摩擦就已经发生连锁反应，未抵达目标就已经失效，难以发挥其真正的活性连锁毁伤作用
。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提出一种用于战斗部壳体的含能叠层复合材料及其制备方法
。
[0005]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]一种用于战斗部壳体的含能叠层复合材料，所述含能叠层复合材料包括交替堆叠的高熵合金箔和铝箔，其能量密度
≥1500cal/g、
密度
≥7.8g/cm3、
冲击强度
≥1500J/mm2。
[0007]作为本专利技术所述的一种用于战斗部壳体的含能叠层复合材料的优选方案，其中：所述含能叠层复合材料的最外层均为高熵合金箔
。
[0008]作为本专利技术所述的一种用于战斗部壳体的含能叠层复合材料的优选方案，其中：所述高熵合金为
CoCrFeMnNi
高熵合金，其
Co、Cr、Fe、Mn
的含量均为
18.0
～
20.0wt
％，
Ni
的含量为
38.0
～
40.0wt
％；所述高熵合金箔为高熵合金粉通过选区激光熔化制备的厚度为
0.45
～
0.55mm
的箔片
。
[0009]作为本专利技术所述的一种用于战斗部壳体的含能叠层复合材料的优选方案，其中：
高熵合金粉的平均粒径为
15
～
53
μ
m。
[0010]作为本专利技术所述的一种用于战斗部壳体的含能叠层复合材料的优选方案，其中：所述铝箔采用
1060
铝箔，其厚度为
0.25
～
0.35mm。
[0011]为解决上述技术问题，根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0012]一种上述的用于战斗部壳体的含能叠层复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0013]S1、
制备高熵合金箔
[0014]通过选区激光熔化工艺制备高熵合金箔，工艺参数为：
[0015]高熵合金粉铺粉层厚为
0.025
～
0.035mm
，主体扫描功率为
150
～
200W
，主体扫描速度为
1350
～
1450mm/s
，轮廓扫描功率为
120
～
130W
，轮廓扫描速度为
500
～
600mm/s
；
[0016]S2、
真空热压烧结成形
[0017]将高熵合金箔和铝箔交替堆叠的样品放入模具，随后将模具置于真空热压炉中进行热压烧结得到用于战斗部壳体的含能叠层复合材料，其中，烧结温度为
650
～
680℃
，烧结时间为5～
10h
，压力为
7.0
～
15MPa。
[0018]作为本专利技术所述的用于战斗部壳体的含能叠层复合材料的制备方法的优选方案，其中：进行真空热压烧结成形之前还包括，金属箔表面预处理：
[0019]对高熵合金箔和铝箔进行打磨，将打磨好的高熵合金箔和铝箔浸泡在无水乙醇中，然后用超声波清洗，经过超声波清洗之后，再把高熵合金箔和铝箔放进干净的无水乙醇中，进行二次清洗，最后通过吹风机用冷风吹干
。
[0020]作为本专利技术所述的用于战斗部壳体的含能叠层复合材料的制备方法的优选方案，其中：所述步骤
S1
中，用砂纸对基板进行抛光，以去除基板表面的突起和薄膜氧化物，然后用无水乙醇进行纯化，以确保基板表面光亮平整
。
[0021]作为本专利技术所述的用于战斗部壳体的含能叠层复合材料的制备方法的优选方案，其中：所述步骤
S1
中，把高熵合金粉放入一个真空干燥箱内进行干燥处理，将粉末中的结晶水除去，减少金属箔中气孔形成的可能性；在将干燥好的高熵合金粉放入送粉室之前，用喷洒有无水酒精的专用擦拭纸，把送粉室里面的残渣清除掉，防止杂质混入到高熵合金粉中
。
[0022]作为本专利技术所述的用于战斗部壳体的含能叠层复合材料的制备方法的优选方案，其中：所述步骤
S2
中，为了避免样品与模具之间的扩散反应，同时防止样品的尖锐部分划伤模具，可以在模具与样品之间放置一定厚度的与模具同材质的隔绝层
。
[0023]作为本专利技术所述的用于战斗部壳体的含能叠层复合材料的制备方法的优选方案，其中：所述步骤
S2
中，热压烧结后还可以根据需要进行真空高压高温退火，退火温度为
980
～
1020℃
，保温时间为
80
～
100min。
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于战斗部壳体的含能叠层复合材料，其特征在于，所述含能叠层复合材料包括交替堆叠的高熵合金箔和铝箔，其能量密度
≥1500cal/g、
密度
≥7.8g/cm3、
冲击强度
≥1500J/mm2。2.
根据权利要求1所述的用于战斗部壳体的含能叠层复合材料，其特征在于，所述含能叠层复合材料的最外层均为高熵合金箔
。3.
根据权利要求1所述的用于战斗部壳体的含能叠层复合材料，其特征在于，所述高熵合金为
CoCrFeMnNi
高熵合金，其
Co、Cr、Fe、Mn
的含量均为
18.0
～
20.0wt
％，
Ni
的含量为
38.0
～
40.0wt
％；所述高熵合金箔为高熵合金粉通过选区激光熔化制备的厚度为
0.45
～
0.55mm
的箔片
。4.
根据权利要求1所述的用于战斗部壳体的含能叠层复合材料，其特征在于，所述铝箔采用
1060
铝箔，其厚度为
0.25
～
0.35mm。5.
一种权利要求1‑4任一项所述的用于战斗部壳体的含能叠层复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
制备高熵合金箔通过选区激光熔化工艺制备高熵合金箔，工艺参数为：高熵合金粉铺粉层厚为
0.025
～
0.035mm
，主体扫描功率为
150
～
200W
，主体扫描速度为
1350
～
1450mm/s
，轮廓扫描功率为
120
～
130W
，轮廓扫描速度为
500

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，覃红星，徐宏，刘斌，毛红奎，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：