钨药型罩材料的研究进展

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药型罩材料技术基本要素探讨

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Ａ］ｔｅ：Ｉｔｉａｅ，ｆｕａｉｅｅｎｓｆｓａｅｃａｇｌｅｔｒｌｓｃａｅｓｔｓｕｄｖｌｃｔｐｙｉａ￣ｔｔｎｈｓａｐｐｒｏｒｂｓｃｌｍｅｔｏｈｐｄｈｒｅｉｒｍａｅａ，ｕｈｓｄｎｉｎｉｙ，ｏｎｅｏｉｙ，ｈｓｃｌ
药型罩是聚能装药的关键部件，型罩材料，何药几
形状和尺寸以及加工工艺的选择．对破甲深度都有显
术。纯铜是普通药型罩和爆炸成型弹丸用药型罩普遍使用的材料．了适应高侵彻性能战斗部的发展，内为国外还研究了钽、、、、、、、、、和金等钼镍钨铀铼铁铝银锆单金属药型罩材料。此外，还研究了ｗ— ｕ伪合金）Ｃ（，

国内钨及钨合金的研发及应用现状

耐震钨丝的特性与发展趋势
根据国外资料和国内应用研究的结果表明，所有耐震钨丝均以掺杂钨为基础，再添加微量的Ｃｏ或少量的Ｒｅ等元素，以获得更好的高温延
性，增强钨丝的耐震性能。因此，研制耐震钨丝必须首先重点围绕掺杂这一主题进行系统的最优化控制，实现同步增强钨丝高温强度、抗蠕变能力和高温再结晶后常温强度的目标，从而获得具有较好耐震性能的钨丝；另一方面在优质掺杂钨丝的基础上复合添加具有固溶强化效应的钴或铼，以提高其再结晶后的室温延性。
班，把杀鱼的事给忘了。晚上临睡前我还一再交代他：明天早
由高熔点、高硬度的钨和高导电、导热率的铜所构成的假合金。因其具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和高强度、高硬度等优点，目前被广泛地用作电触头材料，电阻焊、电火花加工和等离子电极材料，电热合金和高密度合金，特殊用途的军工材料（如火箭喷嘴、飞机喉衬），以及计算机中央处理系统、大规模集成电路的引线框架，固态微波管等电子器件的热沉基片。其成型方法主要是等静压成型（ＣＩＰ），新改进的工艺方法有：
入到含量较少的另一坯体中，可获得低膨胀系数和高导热性良好匹配的梯度功能材料。在此基础上发明了一种新型钨铜（钼铜）梯度结构功能材料，该种梯度结构材料由以Ｗ－Ｃｕ（Ｍｏ－Ｃｕ）为主的金属部分和以ＡｌＮ－Ａｌ为主的陶瓷部分构成，这两部分的良好结合使其具有优异的综合性能，特别是其高导热率、低膨胀系数能满足大功率器件对散热装置的使用要求。
纳米钨合金材料的研究与应用
纳米钨合金制备方法有机械合金化、喷雾干燥法、溶胶－凝胶法、干燥法、气相沉积法、反
班，把杀鱼的事给忘了。晚上临睡前我还一再交代他：明天早
应喷射法、真空等离子体喷射沉积法、机械－热化学合成法等，常用的方法为前三种，主要应用在高密度钨合金、钨基复合材料（如：Ｗ－Ｃｕ）、硬质合金等方面。

药型罩材料技术基本要素探讨

第５期
赵腾等：药型罩材料技术基本要素探讨
７９
２药型罩的物理对称性要素的分析
所谓药型罩材料的物理对称性，是指药型罩在制作过程中是否达到理论密度；是否形成织构及织构的强弱；药型罩材料的晶粒大小、形状、均匀性。总之，就是能否得到均匀细小的等轴晶。就这三个问题分别进行讨论。２．１材料的密度问题
０２１３６２０１－０７，２００４．［８］郭旭涛，李培杰，曾大本，等．混合稀土去除再生镁合金中的
夹杂［Ｊ］．有色金属学报，２００４，１４（８）：１２９９．［９］高洪涛，吴国华，丁文江，等．Ｎａ２Ｂ４Ｏ７对镁合金旧料组织和
性能的影响［Ｊ］．特种铸造及有色合金，２００５，２５（２）：６５．［１０］吴国华，邹宏辉，翟春泉，等．ＴｉＯ２对镁合金废旧料组织性能
药型罩是聚能装药的关键部件，药型罩材料，几何形状和尺寸以及加工工艺的选择，对破甲深度都有显著的影响。
本文涉及到的内容仅限于药型罩材料及加工工艺，不涉及药型罩的结构设计。
药型罩材料技术是提高破甲弹侵彻性能的关键技
术。纯铜是普通药型罩和爆炸成型弹丸用药型罩普遍使用的材料，为了适应高侵彻性能战斗部的发展，国内外还研究了钽、钼、镍、钨、铀、铼、铁、铝、银、锆和金等单金属药型罩材料。此外，还研究了Ｗ－Ｃｕ（伪合金），Ｔａ－Ｃｕ、Ｔａ－Ｗ、Ｒｅ－Ｃｕ、Ｎｉ合金等。
Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．５Ｓｅｐｔ．，２００７
药型罩材料技术基本要素探讨＊
赵腾，罗虹，贾万明，马少华，张全孝
（中国兵器科学研究院宁波分院，浙江宁波３１５１０３）

超细钨铜复合粉末注射成型药型罩研发及测试

超细钨铜复合粉末注射成型药型罩研发及测试吴焕龙;彭科普;向旭;王威;宋久鹏【摘要】Tungsten?copper ( W-Cu) is an attractive material for shaped charge liner due to the combination of the high density of W and the good plasticity of Cu. In order to improve penetration indexes of perforating charges by obtain metal jet with excellent performance, the W-Cu liner with high degree homogeneity and relative density was developed. A series of submicron W-Cu composite powder with different Cu content from 10%~25% has been developed by thermo?chemical process. With the utilization of metal injection moulding (MIM), a type of near net?shaping shaped charge liner in W-25Cu has been prepared.The debinded parts were then sintered in Hydrogen atmosphere at the peak temperature of 1200 ℃. After being sintere d,the measured density of W-25Cu liner reached 14.75 g/cm3.Tensile test indicated that the developed liner possessed excellent material mechanical properties, ultimate tensile strength 822. 4 MPa, Yield strength 807. 5 MPa, Elongation 1.18%.The resulted material observed by SEM has a microstructure with the submicron W particles distributing homogeneously in the Cu matrix. The ballistic test showed the shaped charge W-25Cu liner by metal injection moulding of ultrafine composite powder with a high stable performance to penetrating into concrete target.%W-Cu合金结合了钨的高密度与铜的高动态延伸率,是一种前景广阔的药型罩材料.为获得性能优良的金属射流,提高油气井射孔弹的穿孔指标,对高致密均质W-Cu合金药型罩进行了研发.采用热化学工艺开发了不同含铜率(质量分数为10%,15%,20%,25%)的亚微米级超细W-Cu复合粉末,选W-25Cu型复合粉末并采用注射近净成型工艺技术制备了药型罩,将脱脂件在H2气氛中烧结,峰值温度为1200℃.采用SEM观察发现,烧结药型罩微观结构为亚微米级的W粒子均匀地分布在Cu基体中,其实测密度高达14.75 g/cm3.拉伸试验表明,所开发的药型罩材料具有优良的力学性能,极限抗拉强度达到822.4 MPa,屈服强度达807.5 MPa,延伸率为1.18%.破甲性能测试实验证明,该类药型罩具有极其稳定的侵彻性能.【期刊名称】《材料科学与工艺》【年(卷),期】2017(025)004【总页数】6页(P91-96)【关键词】W-Cu药型罩;超细复合粉末;注射成型;组织和性能;混凝土侵彻【作者】吴焕龙;彭科普;向旭;王威;宋久鹏【作者单位】重庆大学机械工程学院,重庆400044;四川石油射孔器材有限责任公司,四川内江642177;四川石油射孔器材有限责任公司,四川内江642177;四川石油射孔器材有限责任公司,四川内江642177;厦门钨业股份有限公司国家钨材料工程技术研究中心,福建厦门361026;厦门钨业股份有限公司国家钨材料工程技术研究中心,福建厦门361026【正文语种】中文【中图分类】TB331;TJ410.3+33;TE257+.1药型罩作为聚能效应的能量载体，需具备密度高、延展性好的材料特性，以形成高能量密度、连续不易断裂的射流来完成对目标靶的侵彻[1].W-Cu合金由于综合了钨的高密度和铜的高韧性而成为了诸多学者研究的热点.然而，W和Cu不互溶，这就使得采用传统的渗铜或粉末混合很难制备出微观结构十分均匀的W-Cu伪合金，组织不均匀会严重影响聚能射流在形成和拉伸过程中的稳定性，试验表明其在小炸高条件下破甲深度可比纯铜药型罩提高30%左右，但在大炸高下性能迅速恶化.为解决这一问题，采用热化学工艺开发了一种亚微米级W-Cu复合粉末，再采用金属注射成型工艺研制获得了Cu含量为25%的聚能装药药型罩，其几乎全致密，微观结构呈现为亚微米级的W粒子均匀地分布在Cu基体中.致密度越高，对药型罩的材料微区密度差精度的要求也越高.因此，开发高致密均质W-Cu药型罩的关键是解决材料微区密度均匀性的问题.采用超细的钨铜复合粉末是解决这一问题的途径之一[2].国内，以范景莲、宋久鹏为代表的诸多学者此前对超细W-Cu复合粉末已开展过一些研究，但多停留在制备、烧结技术和物理力学性能研究层面[3-8]，尚未见到应用超细W-Cu复合粉制备药型罩并测试破甲性能的报道.国外，美国的贝克休斯(Baker Hughes,Inc.)在其2005年的一份专利中提出采用金属注射成形(Metal injection molding，MIM)技术制造石油射孔弹的药型罩[9].张存信等在2006年报道了其用注射成型工艺制备W-Cu合金药型罩的相关研究[10].本文在结合注射成型工艺、超细W-Cu复合粉末的基础上研发出了一系列力学性能优良的药型罩，并对W-25Cu聚能罩装药进行了混凝土侵彻性能测试.通过图1所示热化学工艺研制了Cu质量分数为10%、15%、20%和25%的超细W-Cu复合粉末，并对其中的Cu、N、O和C含量进行了分析.见表1.采用日本日立公司S3400N型扫描电镜(SEM)观察复合粉末的形貌，结果见图2.用该方法制备的W-Cu超细复合粉末颗粒细小但高度团聚，平均尺寸约为400～800 nm.虽无法直接从SEM图像中识别出W和Cu在复合粉末中的分布，但根据X 射线能谱分析仪(EDX)的分析可知，W和Cu单元同时存在于每一个复合粒子中，这意味着W和Cu均匀地分布在一个个团聚体中.有关复合粉末的物理性质参数见表2.采用英国Malvern公司Mastersizer 2000激光粒度分析仪可测得团聚体的粒度分布.超细W-Cu复合粉作为药型罩材料，其Cu含量尚需通过实验与数值计算来优化.作为一项应用于药型罩材料方面的初探性研究，本文选择了W-25Cu开展研究工作.在W-25Cu复合粉末中，Cu体积占比达到了42%，高含铜作为形成W-Cu粒子射流中的韧性基体至关重要.选用石蜡-聚合物体系作为W-25Cu超细复合粉末注射成型喂料的粘结剂，其中石蜡的质量分数占到51%，聚丙烯30%，聚乙烯16%，硬脂酸3%.采用上海科创公司XS-300型转矩流变仪来确定混合物中金属粉末的体积分数，其中腔室内搅拌温度设置为155 ℃，螺杆转速60 r/min.考虑到W-25Cu复合粉末流动性差，将875 gW-25Cu复合粉和80 g粘结剂加入到转矩流变仪的搅拌室中，使金属粉末体积占比初始值为40%，此后通过精确控制金属粉末添加量使体积分数每次递增1%，直至搅拌扭矩不平稳或急剧增加.将已混好的金属粉末体积占比50%的W-25Cu给料注射进模具内用以制备拉伸试样，试样设计依据 ISO 2740:2009标准.试件成型选用德国Arburg公司的Allrounder 360S型注塑机，注射坯样依次进行溶剂脱脂与热脱脂[11].其中，经10 h 37 ℃的庚烷气氛溶剂脱脂，从成型试件中去除了49.2%(质量分数)的粘结剂.在氢气氛下的热脱脂工艺：以1.5 ℃/min的加热速率经90 min升温到500摄氏度，随之以2 ℃/min的加热速率升温到900 ℃并保温90 min.将脱脂试件在另一烧结炉中烧结，烧结峰值温度1 200 ℃，保温120 min，升温速率约5 ℃/min，烧结气氛为氢气.对烧结件进行抗拉强度测试，并用SEM研究其显微组织.经过上述MIM工艺，W-25Cu超细复合粉末药型罩按预先设计被制备出来.转矩与捏合时间、转矩与固相含量之间的曲线关系见图3.从图中可以看出，转矩随固相含量的上升而上升，且当固相体积占比达到52%时喂料已不能很好的混合.这表明，W-25Cu复合粉末喂料的临界固相体积占比大约只有51%，固相含量低是因为W-25Cu超细复合粉末流动性差.粉末越细，表面积越大、团聚特性也越强，这会大大削减喂料的固相含量，但却可以提升烧结性能.采用棒磨之类的解聚法可以增加喂料的固相含量，但考虑到喂料的稳定性，建议批量生产时喂料固相含量选用50%.采用注射成型工艺制作的拉伸试验试样见图4，其中烧结件收缩率约为19%～22%.用优化的注塑工艺参数制备的无缺陷药型罩见图5.由于本研究中的W-25Cu药型罩是采用超细复合粉末在注射成型工艺下开发的，所以材料接近全致密且组织均匀.应用SEM对烧结件进行研究，微观结构如图6所示.由于使用了超细W-Cu复合粉末，使得烧结温度降到了1 200 ℃，因此W颗粒的长大不明显，仍保持在亚微米级别，W颗粒均匀地分布在Cu基体中.测得W-25Cu烧结件的力学性能参数见表3.可以看出，图5所示的药型罩力学性能非常优良，可直接进行切削加工.对其进行切剖，可看到其断面形貌光亮平整，这一点远不同于常规的W-Cu粉末药型罩、粉末烧结药型罩.超细复合粉末注射成型制备出的W-25Cu样品药型罩致密度很高，且出炉后表面有薄薄的黑灰色覆层，对其表面进行光洁处理后进行破甲性能测试，试验用药型罩见图7，几何参数见表4.将药型罩、钝化奥克托今、壳体压装成型，成型射孔弹装药量为30 g.从测试结果看，一方面数据一致性极好，统计标准差σ仅为6，对于混凝土材质靶，这种侵彻性能的高度稳定性是应用传统粉末与制造工艺生产的药型罩所不可企及的；另一方面，W-25Cu超细复合粉末注塑药型罩成型装药的侵彻性能远不及预期(期望值1 000 mm).依据金属射流侵彻理论，侵彻深度与单因素药型罩密度呈正相关[13]，W-25Cu药型罩致密度有大幅提升，所以侵彻深度不理想必须考虑其它因素.据张存信等的研究结论[9]，这与钨颗粒太小有关，钨颗粒间平均间距过小不能承受压跨及射流的拉长，最终导致射流的发散，显著降低了侵彻深度.从工艺来看，应通过控制烧结温度来调整钨粒的大小或提高含铜比例，以改善侵彻性能.高密度药型罩需与之匹配较大的装药量，为药型罩压垮和射流拉伸提供足够能量[14].此外，从对烧结件的力学性能测试数据来看，延伸率偏低也是侵彻效果不佳的主要因素[15].1)采用热化学工艺开发了亚微米级超细W-Cu复合粉末，再采用注射成型工艺制备了W-25Cu超细复合粉末药型罩，其材料微观组织均匀、机械力学性能优良.装药进行混凝土侵彻性能测试，试验结果表明，超细复合粉末注射成型药型罩侵彻稳定性极好.2)W-25Cu药型罩高度致密均质取决于粉末性态、药型罩制备工艺.由于钨颗粒太小、延伸率偏低及某些尚不明确的因素，使得侵彻深度远不及预期，可通过控制烧结温度调整钨粒大小或提高复合粉含铜率来提升侵彻性能.药型罩密度增加后与装药量不匹配也是影响W-25Cu超细复合粉末药型罩侵彻能力的重要因素.3)金属射流侵彻性能的影响因素多.就材料因素来看，由于种种条件限制，有关钨颗粒大小、含铜率、孔隙度对该类药型罩侵彻性能影响的研究，还有待相关学者进一步探究.[1] 郭志俊，张树才，林勇.药型罩材料技术发展现状和趋势[J]. 中国钼业，2005，29(4)：40-42.GUO Zhijun,ZHANG Shucai,LIN yong.The development of material in shaped charge warhead liner[J].China Molybdenum Industry,2005,29(4):40-42.[2] VLAD OCHER, FRANK POLESE, JACK RUBIN.Homogeneous shaped charge liner and fabrication method:US Patent, US20040156736A1[P].2004-08-12.[3] 刘涛，范景莲，成会朝，等.W-20%Cu超细复合粉末的制备与烧结[J].粉末冶金技术，2007,25(4)：259-261.LIU Tao,FAN Jinglian,CHENG Huichao，et al. Preparation and sintering of W-20Cu ultrafine composite powder[J].Powder Metallurgy Technology,2007,25(4)：259-261.[4] 范景莲，刘涛，成会朝，等. W-20wt%Cu超细复合粉末的制备与烧结[J].纳米科技，2007,4(5)：36-38.FAN Jinglian,LIU Tao,CHENG Huichao，et al. Preparation and sintering of W-20wt%Cu ultrafine composite powder[J].Nanoscience&Nanotechnology,2007,4(5):36-38.[5] 刘涛，范景莲，田家敏，等.超细/纳米W-10%Cu复合粉末制备与烧结工艺[J].中南大学学报(自然科学版)，2009，40(5)：1235-1238.LIU Tao,FAN Jinglian,TIAN Jiamin，et al. Synthesis and sintering of ultra-fine/nanometer W-10%Cu composite powder[J].Journal of Central South University,Science and Technology,2009，40(5):1235-1238.[6] 谭晓月，罗来马，黄丽枚，等.化学镀法制备超细W-Cu复合粉体[C]//安徽省机械工程学会成立50周年论文集,2014:256-259.[7] YU Y, SONG J, ZENG X, et al. Physical and mechanical properties of W-Cu components fabricated by using ultrafine composite powder, Proceedings of PM 2012 World Congress, 2012, Yokohama, Japan, CD-ROM, P-T10-90, 1-5.[8] SONG J, QI M, ZENG X, et al. Metal injection moulding for W-10%Cu material with ultra-finecomposite powder[J]. PIM International, 2011, 5(4),74-78.[9] AVIGDOR HETZ, JOHN LOEHR, CLARENCE WENDT.Injection molded shaped charge liner:US Patent,US20070053785 A1[P].2007-03-08.[10]张存信，王凤英，林勇.模塑成型W-Cu合金药型罩的研究[J].兵器材料科学与工程，2006,29(5)：18-22.ZHANG Cunxin,WANG Fengying，LIN Yong. Investigation on W-Cu alloy of shaped charge liner by metal injection molding[J].Ordnance Material Science and Engineering,2006,29(5):18-22.[11]黄培云.粉末冶金原理[M].第2版.北京：冶金工业出版社，2011:259-261.[12]Q/SY 1819—2015.油气井用聚能射孔器材通用技术条件及性能试验方法[S].北京：中国石油天然气集团公司，2015.[13]张国伟.终点效应及其应用技术[M].北京：国防工业出版社，2006：97-102.[14]ZHANG X, WU C, HUANG F. Penetration of shaped charge jets with tungsten-copper and copper liners at the same explosive-to-liner mass ratio in water[J]. Shock Waves, 2010, 20: 263-267.[15]张全孝，姚懂，曹连忠，等.钨铜EFP药型罩的制备及成形性能[J].稀有金属材料与工程，2009,38(3)：527-531.ZHANG Quanxiao,YAO Dong,CAO Lianzhong，et al.Preparation and formability of tungsten-copper EFP liner[J].Rare Metal Materials and Engineering,2009,38(3):527-531.。

钨铜粉末药型罩射孔弹对钢靶侵彻的数值模拟

钨铜粉末药型罩射孔弹对钢靶侵彻的数值模拟赖康华;杜明章;王庆兵;赵世华【摘要】利用Ansys/Ls - Dyna软件对钨铜粉末药型罩射孔弹侵彻钢靶过程进行了数值模拟.运用混合物的叠加原理对钨铜混合材料的状态方程参数进行了计算,得到钨铜(20W80Cu)粉末药型罩的参数.采用多物质ALE算法,模拟了钨铜药型罩射流的形成及侵彻钢靶的过程,模拟89型号射孔弹作用45#钢靶,穿深为153mm,孔径为9.6mm.并与实际情况对比,数值模拟结果与实验结果差别在5％以内.%Penetrating steel target process of Tungsten and Copper powder liners perforating bullets was simulated through numerical method of the Ansys/Ls - Dyna software. Tungsten - Copper (20W80Cu) mixed material equation of state parameters were calculated based on the mixture of the superposition principle. Multi - material Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) algorithm is used to simulate the formation process of the shaped charge jet and penetrating steel target process. The type 89 perforating charges for 45# steel target of perforation depth 153 mm, diameter 9.6mm, is simulated. Compared with the actual situation, the results of numerical simulation are close to experimental results within 5% difference.【期刊名称】《爆破器材》【年(卷),期】2012(041)001【总页数】4页(P7-10)【关键词】钨铜粉末药型罩;数值模拟;ALE算法;侵彻【作者】赖康华;杜明章;王庆兵;赵世华【作者单位】四川石油射孔器材有限责任公司,四川隆昌,642177;四川石油射孔器材有限责任公司,四川隆昌,642177;四川石油射孔器材有限责任公司,四川隆昌,642177;四川石油射孔器材有限责任公司,四川隆昌,642177【正文语种】中文【中图分类】TJ510.1;TD235.2+引言钨铜粉末药型罩与传统的密实铜板罩相比较，具有较低炸高、无杵堵、深穿透等特点，已经广泛用于石油射孔行业。

钨铜合金的最新研究进展及其应用

钨铜合金的最新研究进展及其应用张存信,高娃（中国兵器科学院宁波分院，宁波 315103）摘要综述了近年来国内外钨铜合金材料制备技术方面的主要进展，并介绍了最新研制成功的几种新型钨铜合金材料，如梯度钨铜材料、纳米钨铜材料等，以及钨铜合金在民用和军事工业上的主要应用，并简要地探讨了钨铜合金今后发展的主要动向和研究重点。

关键词钨铜合金研究进展制备方法应用研究重点New Research Progress and Application of W-Cu AlloysZHANG Cunxin,GAO Wa(Ningbo Branch of China Academy of Ordnance Science, Ningbo 315103)Abstract A review is made on the main research progress of W-Cu alloys preparation techniques in recent years, and several new kinds of developed W-Cu alloys are introduce, such as W-Cu grads materials, W-Cu nano-materials etc., as well as their primary application in civil and military field. A discussion is also made on its developing direction and research emphasis.Key words W-Cu alloy, research progress, methods of preparation, primary application, research emphasis0 引言钨铜合金是一种由体心立方结构的钨颗粒和面心立方结构的铜粘结相组成的既不互溶也不形成金属间化合物的一种复合材料，通常被称为伪合金或假合金。

粉末药型罩在射孔弹上的应用研究

粉末药型罩在射孔弹上的应用研究摘要：药型罩作为射孔弹最重要的组成部分之一，其材料性能直接影响着聚能效应的发挥，物理化学性能直接决定了石油射孔弹的穿深性能，因此药型罩材料的性能是影响其能力的关键。

本文采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件，对射孔弹进行了数值模拟研究，对金属粉末钨粉药型罩和紫铜药型罩射流成型和穿靶过程进行了分析。

关键词：粉末材料药型罩石油射孔弹一、引言石油射孔弹是油气田开发过程中使用的一种用于沟通油井套管和油气层的爆炸物。

其作用是在油井套管、水泥环和油气层之间产生一条油气流动的通道，使油气沿此通道进入油井套管中。

随着石油天然气开采技术的深入发展，油气层类型更复杂，为了提高油气井的产能，必须提高射孔弹的性能。

二、计算模型及材料模型1.计算模型石油射孔弹的爆炸作用过程是一种多物质相互作用的大变形运动，它包括装药爆炸、药型罩压垮、射流形成及拉伸等过程，用Lagrange方法难以准确模拟。

因此，本文采用多物质ALE方法和运动网格法来进行模拟。

而对于ALE方法而言，除了聚能装置外，还需建立足以覆盖整个射流范围的空气网格。

有限元网格模型采用1/4结构，并在模型的边界节点上施加压力流出边界条件，避免压力在边界上的反射。

计算模型采用某型射孔弹，壳体外径44mm，内径36mm，采用50°-47°锥角变壁厚药型罩。

2. 材料模型装药压装炸药，其中HMX含量为97%，其主要参数分别为：ρ=1.8g/cm3，D=7.94km/s，PCJ=31GPa，数值模拟中，炸药采用JWL状态方程来精确描述在爆炸驱动过程中爆轰产物的压力、体积和能量特性：三、计算结果分析图1给出了用LS-DYNA程序计算的粉末药型罩材料射流形成及其穿靶动态过程。

对紫铜和粉末药型罩射孔弹进行数值模拟后（图2）分析得知，粉末材料的药型罩的穿孔深度相比紫铜药型罩大大提高，模拟结果可以看出（图3）：该粉末药型罩在枪壁上产生的孔径较小，在套管上产生的射孔直径较大，这种效果更适合油田的实际开采要求。

高性能钨合金制备技术研究现状

高性能钨合金制备技术研究现状【摘要】高性能钨合金是一种具有优异性能的材料，在航空航天、能源等领域具有重要应用价值。

本文从高性能钨合金的定义与特点出发，介绍了目前高性能钨合金制备技术的概述，分析了传统制备技术的优缺点，总结了近年来的研究进展，并展望了未来的发展方向。

研究表明，钨合金的微观结构和成分对其性能具有重要影响，未来的研究应该着重优化合金配方和制备工艺，以提高钨合金的性能和稳定性。

本文的研究对于推动高性能钨合金的制备技术发展，拓展其应用领域具有重要意义和社会价值。

【关键词】高性能钨合金、制备技术、研究现状、定义、特点、传统技术、优缺点、研究进展、发展方向、总结、展望、社会价值。

1. 引言1.1 研究背景高性能钨合金制备技术是现代金属材料领域的一个重要研究方向。

钨合金具有高硬度、高熔点、优良的耐磨性和抗氧化性能等特点，被广泛应用于航空航天、军工、电子、卫生器材等领域。

随着科技的发展和工业需求的不断增长，对高性能钨合金材料的需求也越来越大。

传统钨合金存在着一些问题，如韧性不足、加工性能差、易断裂等，制约了其在一些领域的应用。

研究人员致力于通过改进合金配方、优化制备工艺以及引入新的制备技术，提高高性能钨合金的性能并拓展其应用领域。

为了更好地了解高性能钨合金制备技术的研究现状，我们有必要对其背景进行深入探讨。

只有了解了研究的历史渊源，我们才能更好地把握当前的研究方向和趋势，为未来的研究工作提供有益的启示。

在这个背景下，本文将对高性能钨合金制备技术的研究现状进行全面、系统的探讨，希望能为相关研究人员提供一定的参考和借鉴。

1.2 研究意义高性能钨合金是一种重要的工程材料，在航空航天、电子、石油化工等领域具有广泛的应用。

由于其硬度高、抗磨损性好、耐高温性强等优点，被广泛应用于高温、高压和腐蚀环境下的工程中。

研究高性能钨合金制备技术的意义重大。

研究高性能钨合金的制备技术，可以提高其性能和品质。

通过不断优化制备工艺，可以控制合金组织结构，提高材料的力学性能和耐磨性，从而提高材料在恶劣工作条件下的使用寿命。

金属钨涂层制备工艺的研究进展

金属钨涂层制备工艺的研究进展刘艳红;张迎春;葛昌纯【摘要】金属钨属于难熔金属,具有高的强度和硬度,同时具有良好的化学稳定性,不易受到腐蚀,但其昂贵的价格及难加工特性限制了其应用,因此,用金属钨作为涂层材料来改善基体材料的性能,引起了众多研究者的关注.该文综述纯金属钨涂层的几种重要制备方法,包括:熔盐电镀法,等离子喷涂法,爆炸喷涂法,气相沉积法等.等离子喷涂是钨涂层制备中最为成熟的1种方法,基体材料不受限制,涂层厚度容易控制.熔盐电镀法能够通过电化学反应从化合物中一步获得厚度均匀的金属钨涂层,并且可避免引入氧和碳等杂质.化学气相沉积法获得的钨涂层致密度高;物理气相沉积法可以在任意基材上获得钨涂层.同时介绍这些方法各自的技术特点和目前的研究现状,并对金属钨涂层的制备方法进行展望.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2011(016)003【总页数】8页(P315-322)【关键词】钨涂层;电镀;喷涂;气相沉积;制备【作者】刘艳红;张迎春;葛昌纯【作者单位】北京科技大学,材料科学与工程学院,北京,100083;北京科技大学,材料科学与工程学院,北京,100083;北京科技大学,材料科学与工程学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】TF841.1金属钨具有非常高的熔点、沸点，极高的强度、硬度，以及很小的电子逸出功及很好的化学稳定性。

但是钨储量稀少，价格昂贵，而且加工困难，直接用于制造较大型部件成本较高。

因此，近百年来人们尝试采用各种方法在基体材料表面制备纯金属钨镀层，这样既能充分利用钨的优异的机械、化学及电性能，又能极大地降低制造成本。

基体材料表面镀覆金属钨涂层后可广泛用作耐磨、耐蚀和热屏蔽材料，如固体火箭发动机喷管喉衬材料[1]、药型罩材料[2]、各种武器表面涂层[3]、X射线机中的靶材[4]、微电子器件中的探针和触头以及汽车发动机的传感器等[5]。

尤其是近年来在国际热核聚变堆(ITER, international thermonuclear experimental reactor)中用于面向等离子体第一壁涂层材料已引起了世界范围内的关注和重视[6-8]。

药型罩材料技术发展现状和趋势

药型罩材料技术发展现状和趋势破甲技术作为攻击装甲目标的一种重要手段，近几十年来在我国进行了系统的研究。

在破甲战斗部方面:对起爆源、调整器、辅药柱、隔板、主药柱、药型罩等各个环节，都进行了详细研究。

在破甲机理方面:对药型罩的压垮、射流的形成、侵彻过程的研究，均比较深人。

在破甲弹对目标的侵彻方面:对炸高的影响、着靶姿态、引信瞬发度、破甲深度的动静差等也都进行了研究。

此外，在测试手段、计算技术、模拟技术等方面都进行了大量研究工作。

随着装甲技术的不断更新，对破甲技术的要求也越来越高。

空心装药战斗部与各种制导技术的结合使之成为目前最具威力的反装甲武器，近年来随着子母弹、末敏弹以及末制导炮弹等各种制导武器的发展，更加拓宽了空心装药战斗部的应用前景。

作为空心装药战斗部的关键部件之一的药型罩，其研究也相应地得到了加强，并取得很多进展。

药型罩有两大基本类型，即角度小于700的锥形药型罩和角度大于120“的盘形或球缺形药型罩。

当炸药引爆之后，锥形罩内表面形成轴向射流，而外表面材料朝与射流相反的方向形成一个大的柞体。

射流头部速度超过10 km/s。

采用这种药型罩的战斗部，适宜攻击厚装甲目标。

当炸药引爆之后，盘形或球缺形药型罩向前翻转，形成弹丸。

人们称这种弹为爆炸成形弹(EFP).它们的应变速率和应变比锥形罩的低得多，但破孔较大。

因此，爆炸成形弹适宜攻击较薄的装甲目标，例如坦克的顶装甲及舰船等。

1 空心装药破甲弹锥形罩技术90 年代以来，国外在铜药型罩的基础上，研究了铝、钨、镍等单金属及钨合金、徕合金、超塑合金和非晶态合金等锥形罩罩材。

对这些罩材的研究涉及材料的化学成分、静态和动态力学性能、显微结构等内容，涉及到电铸、单晶和其它一些新制造方法在内的先进制造工艺。

研究的目的是获得具有高密度、稳定、延性好、速度高和抗旋等特点的高质量射流，以便有效侵彻现代复合装甲。

为了进一步提高破甲威力，反现代反应装甲和复合装甲，国外还研究了多级和新结构药型罩。

超穿深石油射孔弹粉末冶金药型罩的研制

由于粉末冶金药型罩经过高温烧结，发生了形
必须要在整形模具中校形；经过整形，产成型工序是保证产品形状尺寸和密度分布的变和质变，关键。品发生了变形，存在内应力和回弹，再经过第二次烧结，在进行最终整形（二次整形）。具体工艺参数如（）１采用旋转成型设计方案，相关参数如表１。
综合考虑以上几个问题，结合十几年来的生产经验，选择了以下材料和配方（净质量配比）：（）电解铜粉（Ｃ１含ｕ量９．９８％）５％～４３０％：
３０目占７０５％，０１０目占２；５％
２Ｏ％：０２０目；
（）２成型模芯设计。在考虑高温烧结带来的收
正确的添加顺序和合理的混合工艺，是混合品质的关键。该工序采用不锈钢偏心滚筒，５ｇ１ｋ装筒，转速４，ｉ。主要步骤如下：５ｒｎｒａ（）型剂５％＋钨粉＋胶体石墨Ｆ０混合１成Ｏ１：
５～１ｎ；０ｍｉ
４５６
２３烧结．
烧结工序是一个特殊工序，于该产品的烧结，对采用的温度较高，品收缩较大，产变形较大。原来采
整形一检测—包装；成型和整形各一套模具。（）末与预处理一配料、合一成型— 烧结３粉混
Ｃ８Ｐ５Ｂ５ｕ７ｂｗ５ｉ
Ｃ４Ｗ６产品不烧结ｕＯ０
产品烧结２０Ｃ０ｏ
Ｃ — ｂ８０２ｕＰｌＣ．Ｃ — ｂ８Ｃ．ｕＰ１ｗ５Ｏ２
产品烧结５００ ℃ 产品烧结５００ ℃

钨铜EFP药型罩的制备及成形性能

稀有金属材料与工程
第３卷８
的材料。
在固相烧结阶段，材料的致密主要依靠固相的迁的情况下，材料的致密度提高有限。在液相烧结阶段
确定好材料后，备图１所示的毛坯，将毛坯在制ａ
Ｒ．６１箱式电阻炉中加热，加热温度为６０５Ｘ５７．３５￣８０ ℃，加热时间３ｎ然后将其锻至图１示的ＥＰ０ｍｉ，ｂ所Ｆ
第３卷８
２００９年
第３期
３月
稀有金属材料与工程
ＲＡＲＥＥＴＭＡＬＡＴＥＲＩＭＡＬＳＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲ１ＧＮ
Ｖ＿．８Ｎｏ３０３．１．
Ｍａｃｒｈ２０９０
钨铜ＥＰ药型罩的制备及成形性能Ｆ
张全孝，姚懂，曹连忠，贾万明，马少华，赵红梅
烧结后钨颗粒与铜颗粒的分散性很好，没有出现钨颗
图５为超细钨铜复合粉制备的圆棒的相对密度与
烧结温度关系。由图５可以看出，采用超细钨铜复合
粉末制备的棒材的烧结温度与密度关系与普通钨铜粉
末制备的棒材相同。但是在相同的烧结温度和烧结时
织。基体为铜相，颗粒状组织为钨，黑色斑点为微孔
和杂质。图４为钨铜圆棒的背散射电子形貌像。黑色
的为铜基体，白色的为钨颗粒。
图１３Ｗ－ｕ锻造前后的毛坯形状０Ｃ
Ｆｉ．Ｓｅｉｎｏ０－ｕｃｍｐｓｔｓｅｏｅａｄａｔｒｏｇｎ：ｇ１ｐｃｍｅｆＷＣｏｏｉｆｒｎｆｒｉｇ３ｅｂｅｆ