鎢合金和鎢絲束彈芯的研究概況

早期, 曾有人試驗了用各種金屬基體和連續纖維、短纖維或粒子增強材料制作彈芯, 如Al -Fe 、Al-W 絲、Al -SiC 、Pb -Fe 、鋼-W 、U -W 絲等。美國曾研究了經鍍覆的絲增強基體材料、熔滲絲增強材料、粉末—絲及基體組成的復合材料, 試驗表明在鎢合金絲上電沉積銅和化學汽相沉積鉭, 不會降低鎢合金鎢絲的強度和塑性, 但電沉積鉭會使鎢絲的性能降低。此外, 美國還研究了一種鎢合金絲增強的鈾合金彈芯, 鎢合金絲通過四維多向紡織成彈芯,然后將其放入模腔內添充鈾合金, 再經液相燒結、熱等靜壓制成復合彈芯棒料;或者經等離子電弧鍍、等離子蒸汽鍍或化學汽相沉積將貧鈾噴鍍于該芯體制成彈芯棒料。這種多向紡織的鎢絲增強體是網絡狀的, 纖維間相互緊密連成一體, 當彈芯撞擊靶板時,頭部雖然被噴濺, 但芯體的鎢合金絲不會象任意或平行排列的那樣散開, 這就可大大提高彈芯的侵徹能力 。另外, 美國還研究了用W晶須制造穿甲彈芯, 其方法是用流化床化學汽相沉積(CVD)或用其它化學及物理方法在晶須表面涂履粘結相金屬(如Fe/Ni 、Fe/Ni/Co 、Ni/Co 、Ni/Cu 或Hf 等)薄層, 然后將其放入模具中進行液相燒結, 制成穿甲彈芯毛坯。由于晶須具有比其它狀態材料高得多的力學性能, 因而這種穿甲彈芯的力學性能遠高于常規彈芯材料的性能。同時, 該專利還提出了用<100 >晶向的W 晶須制造穿甲彈彈芯, 這種彈芯可消除穿甲過程中普通WHA 彈穿甲過程中易形成“ 蘑菇頭”的現象, 以減少穿甲阻力, 因而這種用<100 >晶向制造的穿甲彈無論在力學性能上, 還是在動態穿甲性能上都比普通WHA 彈有較大的提高。

英國皇家兵工廠對用某些鎢合金(如W -0 .6 %ThO2或W -1 .0 %ThO2)絲作增強相的WHA用于穿甲彈進行了可行性研究, 實驗表明, 有必要在W合金絲表面涂履一些氧化物, 來防止燒結過程中增強相與基體發生反應。德國曾進行了W 、Ta 絲束制造穿甲彈的研究,其方法是在重金屬絲上沉積粘結相金屬后集束燒結, 再經鍛造或軋制;另外還進行了將重金屬絲裝入燒結鎢合金管中鍛壓進行機械復合工藝方法的試驗研究。日本制鋼廠研制W 絲束復合穿甲彈的工藝方法是將Ni 、Fe 等粘結相元素鍍在W 絲上, 再進行液相燒結制成穿甲彈彈芯毛坯。國內一些研究所和院校也曾進行過多種鎢絲束穿甲彈彈芯制備方法的研究, 如五二研究所用粉末冶金方法將純鎢絲與93W 復合后進行液相燒結;中科院力學所將鎢絲表面鍍銅后, 液相燒結或用爆炸復合制造鎢絲束彈芯;北理工則將鎢絲放入雙層圓筒中, 進行了爆炸壓實的試驗研究。筆者近年來在鎢絲束彈芯的制備方面主要進行了90W、高強韌鋼與摻雜鎢絲的復合試驗研究, 同時還開展了用摻雜鎢合金絲多次絞合后外套不銹鋼管進行機械復合的試驗研究。