[发明专利]一种大扩孔药型罩用铜合金材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种大扩孔药型罩用铜合金材料及其制备方法，原料为铜粉、锌粉和铝粉，采用粉末压坯烧结熔炼，所述熔炼为真空电子束熔炼，真空度≥2×10^‑3Pa。本发明制备的铜合金材料密度在6～7g/cm³，且延伸率较高，与传统纯铜药型罩材料相比，保持高的侵彻深度，增大扩孔孔径，提高其侵彻威力。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种大扩孔药型罩用铜合金材料及其制备方法。

背景技术

在现代战争中，地下指挥所、武器库等重要军事设施的存亡直接关系着战争的走向。为了对付这类坚固目标，从上世纪八十年代就开始研制攻击地下目标的钻地弹。钻地弹主要有动能侵彻战斗部、串联侵彻战斗部，其中串联侵彻战斗部前级开孔对于弹着角要求不高，弹道适应性较好，速度要求低，是美国、英国等军事强国重点发展方向。

串联侵彻战斗部首先用前级聚能装药爆炸产生的高速射流(速度可达6000m/s)在土壤、岩石、混凝土等介质表面破坏形成一个较大直径的孔洞，然后使后续直径稍小的第二级随进战斗部顺前级开出的孔洞进入目标内部后起爆，造成毁伤效果。如BROACH-1战斗部重量450kg，装药重量约55kg，可侵彻3.4～6.1m混凝土或6.1～9.1m土层，装备暴风影导弹，已列装部队；又如NEB-83侵彻炸弹重415kg，长约1.8m，前置战斗部装填PBX-110高能炸药，可侵彻2～2.5m厚钢筋混凝土目标。

在串联深侵彻战斗部技术的发展上，体现了多种设计角度和研发思路，国外研究机构在起爆方式、装药类型、药型罩材料、药型罩结构等方面进行了大量研究，目的是使前级聚能装药药型罩破孔孔径更大，为随进战斗部打开通道。如Aylslt等采用数值模拟与试验相结合的方法，研究了偏心起爆及装药长径比对偏心亚半球形Cu-Ti-Nb合金药型罩聚能装药射流偏转的影响；又如美国海军专利US6547993介绍了一种Al/PTFE活性材料配方及制造工艺，PTFE与Al粉质量比约为2.77∶1，增大扩孔效应。国内还处于跟踪模仿阶段，研究重点是在聚能射流药型罩结构模拟仿真、装药匹配性与试验考核，药型罩材料主要是纯铜，对于传统破甲射流药型罩内部组织(晶粒度、形貌、晶界等)、制造工艺和破甲性能之间的关系作了大量而深入的研究；没有针对侵彻破坏钢筋混凝土、岩土层等非均质靶标的药型罩材料，以及前级药型罩扩孔孔径与侵彻深度的匹配性、药型罩材料自身特性对扩孔的影响研究较少。串联侵彻战斗部前级药型罩材料大多应用纯铜，扩孔孔径与侵彻深度不匹配。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种大扩孔药型罩用铜合金材料及其制备方法，使制备的铜合金材料密度在6～7g/cm³，且延伸率较高，与传统纯铜药型罩材料相比，保持高的侵彻深度，增大扩孔孔径，提高其侵彻威力。

本发明的目的是这样实现的：

一种大扩孔药型罩用铜合金材料及其制备方法，原料为铜粉、锌粉和铝粉，采用粉末压坯烧结熔炼，所述熔炼为真空电子束熔炼，真空度≥2×10^-3Pa。

所述真空电子束熔炼为二次电子束熔炼，一次熔炼速度(50～80)kg/h，锭坯旋转拉坯速度(2～4)mm/min；二次熔炼速度(80～120)kg/h，锭坯旋转拉坯速度(3～6)mm/min。

上述大扩孔药型罩用铜合金材料及其制备方法，还包括熔炼后的多向锻造，所述多向锻造是将坯料加热到300～600℃，在75000kN锻锤上进行多向锻造，单次锻造比≥2.5，锻造次数3～6次。

上述多向锻造中在坯料表面涂润滑剂，润滑剂可以水基纳米石墨涂料或二硫化钼硫酸钡涂料。

具体地，上述大扩孔药型罩用铜合金材料及其制备方法，包括以下步骤：

(1)粉末准备：采用电解铜粉(650～900目)、锌粉(325～540目)、铝粉(200～325目)；