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钨铜音速梯度药型罩制备


技术摘要:
本发明提供了一种钨铜音速梯度药型罩制备技术,该技术综合运用化学镀铜法和热压成型法,结合具体钨铜音速梯度要求,制备出一种钨铜音速梯度药型罩。本发明所采用的技术及具体实施工艺,避免了技术背景所述其它方法中存在的钨铜分布不均问题,制备出一种满足音速梯度要  全部
背景技术:
药型罩一直是爆炸成型弹丸领域的研究重点之一,科研人员致力于寻找一种高音 速、高密度、良好的导热性以及高动态延伸率的药型罩材料。国内外先后开展了钽、钼、钨、 镍、贫铀等高密度单金属药型罩的研究,并取得了丰富的研究成果。随着研究的深入,钨铜、 钨镍铁、铀铌、贫铀等合金材料相继应用于药型罩上。钨铜药型罩具有钨的高强度、高硬度、 低膨胀特征,又具有铜的高塑性、高导热性能,被广泛的应用于各类不同聚能装药结构中。 由于钨和铜之间无合金相且互不固溶,晶粒分布均匀的合金组织难以制备。目前制备钨铜 合金的主要方法有爆炸压实/扩散烧结法、等离子放电烧结、一步烧结、多胚料挤压、真空等 离子喷涂法等。 钨铜音速梯度材料是一种新型非均质功能梯度材料,该材料的一端是纯钨或富钨 层,具有高硬度、高溅射阈值、高熔点和低热膨胀系数,另一端是纯铜层或富铜层,具有高电 导率、高热导率和良好的延展性。钨铜功能梯度材料最初被作为导弹的喷管喉衬应用于军 工领域中,所采用的制备方法为熔渗法,即以钨粉为原料,先分层冷预压成型,然后烧结制 备出多孔钨骨架,再采用毛细法渗铜制得钨铜功能梯度材料。 钨铜材料由于兼具钨的高密度(19.2g/cm3)及铜的良好延展性,成为最具前景的 药型罩材料之一。蒋建伟采用机械摩擦结合的钨铜复合材料作为药型罩,基于虚拟原点法 提出了钨铜复合材料的侵彻模型;刘麒峰设计了三种复合药型罩,分别是内罩为铜外罩为 钨复合罩,内罩为钨外罩为铜复合罩,以及爆炸压实W-Cu纳米合金药型罩;沈兆武采用机械 合金化方法制备了一种钨铜药型罩,并对其侵彻性能进行了实验研究,与紫铜药型罩相比 侵彻深度提高了45%;王占磊采用爆炸烧结法制备了钨铜药型罩,并开展了静破甲实验研 究,与紫铜药型罩相比侵彻深度提高了31.8%;张孝全利用超细钨铜复合粉制备药型罩,采 用锻造的方法提高钨铜的烧结密度,锻造后其致密度达到98.2%理论密度。 目前钨铜合金制备方法多为钨粉与铜粉混合,再通过机械合金或烧结。由此可以 看出,钨铜合金的制备方法制约着其在药型罩应用领域的进一步发展。 随着钨铜功能梯度材料制备的发展,钨铜之间的润湿性也大大提高,Zangench采 用化学镀铜的方法在粗钨颗粒表面镀Ni/Ni-P包覆层,然后再利用熔渗法制备了钨铜镍合 金,合金的组织分布均匀,致密度与无镀层相比提高了10%;化学镀铜的反应本质是氧化还 原,采用五水合硫酸铜配置成氧化性镀液,然后加入适量还原剂,使镀液中的铜离子沉积在 具有催化活性的基体表面,最终得到具有一定厚度的铜镀层。化学镀铜工艺经过几十年发 展越来越成熟,已经作为表面处理工艺中的一种极其重要的技术被广泛的应用于各个领 域。 本发明采用化学镀铜法制备铜包覆3μm直径钨颗粒,在钨颗粒表面上均匀致密的 3 CN 111570789 A 说 明 书 2/4 页 涂覆铜离子,涂覆后的钨颗粒使得钨-铜烧结模式转化为铜-铜烧结模式。该发明解决了钨 铜之间界面结合强度问题,也避免了钨铜密度差异导致的混合不均匀问题。在此基础上,采 用热压法将涂覆铜后的钨颗粒制作成不同音速梯度钨铜材料,最后通过机加工完成药型罩 的制备。此种新型音速梯度药型罩把钨铜各自不同的物理性能充分融合在一起,综合了钨 和铜的优点,又具备一定的音速梯度特征。
技术实现要素:
本发明采用化学镀铜与热压制备相结合的方法,得到一种新型钨铜音速梯度材 料。该材料具有完整均匀的铜网格结构,原始梯度结构保存完好,易于机械加工。钨铜音速 梯度材料充分发挥出钨铜各自的本征物理特性,结合了两者的优点,弥补了各自的缺点,以 解决上述
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