钽钨合金药型罩的热处理工艺研究

为了进一步提高弹丸侵彻均质装甲钢板的侵彻深度,药型罩材质逐渐从紫铜向纯钽、钽基合金、纯钨和钨基合金等高密度和高延展性的材料转变。目前,最受国内外研究者欢迎的药型罩材料的是钽钨合金。

钽钨合金是在纯钽的基础上添加钨元素的一种完全固溶单相合金,具有较高的密度和良好的动态延性等特点,因而所制成的药型罩的能量密度较高、冲击力较大和形态较好。钽钨合金药型罩的生产流程为:配粉混粉→等静压压制→真空高温烧结→电子束熔炼→热锻开坯→真空退火热处理→室温锻造→真空退火热处理→精加工。下面主要介绍的该药型罩的热处理工艺。

研究表明:经过电子束熔炼得到的钽钨合金铸锭的晶粒粗大,其表层的晶粒尺寸平均为4-6mm,铸锭芯部晶粒则更为粗大。

钽钨铸锭金相组织图片(来源:赵鑫/北京科技大学材料科学与工程学院)

钽钨铸锭金相组织图片(来源:赵鑫/北京科技大学材料科学与工程学院)

锻棒毛坯的适宜再结晶处理温度为1150℃,因为材料在此温度下能获得较好的塑性和流动性,从而能保证在室温下完成钽钨药型罩的锻造成型。当再结晶处理温度低于1150℃时,锻造毛坯再结晶不完全;当高于1150℃时,晶粒会严重长大。将经过1150℃真空退火热处理的f50mm锻造毛坯棒制成小圆柱,通过模锻锻成f108mm的药型罩毛坯,其表面无氧化皮、无裂纹和开裂现象。当退火温度从1000℃升高到1400℃时,药型罩材料的硬度会下降,可能是因为在此温度区间发生再结晶。

1150℃×1h钽钨铸锭热处理金相组织图片(来源:赵鑫/北京科技大学材料科学与工程学院)

1150℃×1h钽钨铸锭热处理金相组织图片(来源:赵鑫/北京科技大学材料科学与工程学院)

钽钨铸锭退火温度与硬度关系(来源:赵鑫/北京科技大学材料科学与工程学院)

钽钨铸锭退火温度与硬度关系(来源:赵鑫/北京科技大学材料科学与工程学院)

钽钨合金EFP药型罩可形成形态好、飞行稳定,速度降小(约3m/s)的球形弹丸,可穿透100m距离上60mm/0˚均质装甲钢板。

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