[发明专利]减少变形死区的热模锻制备高钨高钴镍合金药型罩的方法

说明书

本发明属于药型罩加工技术领域，涉及一种减少变形死区的热模锻制备高钨高钴镍合金药型罩的方法。合金组成：15～30wt.％的钴、25～45wt.％的钨、余量为镍和不可避免的残余元素。药型罩的制备方法包括以下步骤：1)坯料准备；2)将坯料加热至1000℃～1250℃保温30min～120min，放入预热的模具中，在液压机上进行模锻。结合数值模拟技术，以最小应变区等效应变≥0.3，并且坯料高/径比≤2.0为判据，确定初始坯料尺寸。通过本发明可以获得成型良好、无明显变形死区、晶粒细小均匀的高钨高钴镍合金药型罩锻件，进一步优化了通过热模锻制备高钨高钴镍合金药型罩的工艺，并且该方法简单易行，具有较高的经济效益。

技术领域

本发明属于药型罩加工技术领域，涉及一种有效减少变形死区的热模锻制备高钨高钴镍合金药型罩的方法。

背景技术

药型罩是聚能装药结构中形成射流或弹丸的主要元件。在聚能装药结构工作过程中，爆炸药产生的聚能效应使衬在聚能装药结构凹窝内的药型罩被压缩成为柱状的高速金属射流，聚能射流具有能量密度高和方向性强的特点，可以侵彻装甲、岩石等坚硬目标。研究表明，作为聚能效应的“最终执行者”，药型罩的几何外形、尺寸精度以及药型罩材料的密度、晶粒组织、力学性能等对形成射流的长度、速度和连续稳定性乃至射流最终的侵彻性能至关重要。

目前常用的药型罩制备技术有：车削、热模锻、旋压、摆碾、冲压等。车削是将棒材直接车削成药型罩形状，操作简单，但是最终成品的内部组织无法得到改善，性能较差，并且材料利用率较低。旋压、冲压、摆碾成形药型罩也存在变形织构、内部组织不均匀、混晶、性能各向异性较大等缺点。热模锻成形，操作简单、工艺相对成熟、生产效率高、材料利用率高，是一种可行的药型罩制备工艺。

需要注意的是，高钨高钴镍合金属于单相奥氏体合金，并且含有大量的合金化元素，其变形加工的特点有：1)合金属于单相合金，无法通过退火相变细化晶粒，必须通过变形来细化晶粒；2)冷变形时加工硬化率较高，单道次变形量不能太大，否则容易出现开裂现象；3)为了获得均匀细小的完全再结晶组织，必须在合金的动态再结晶温度以上进行压力加工，导致热变形时适宜变形的“窗口”温度区间相对较小；4)由于合金的再结晶激活能较高，动态再结晶温度较高。

因此，高钨高钴镍合金热模锻成型时需加热至很高温度进行充分变形才能获得细小均匀的完全再结晶组织。

由于高钨高钴镍合金模锻过程属于单道次近净成形，变形过程中金属的流动受温度、摩擦、应力、模具等多种因素影响，在模锻过程极易出现变形死区。热变形过程中变形死区内金属由于没有足够的变形，所以不会发生完全再结晶，导致变形死区内部保留原始的粗大晶粒，造成锻件组织、性能不均匀，严重降低锻件性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够获得无变形死区、成型良好、晶粒细小均匀、力学性能优异、材料利用率高的高钨高钴镍合金药型罩的制备方法，满足高效药型罩使用要求和低成本制造要求。

实现本发明的技术方案：

一种减少变形死区的热模锻制备高钨高钴镍合金药型罩的方法，其特征在于高钨高钴镍合金组成元素的质量百分比：25～45wt.％的钨、15～30wt.％的钴、余量为镍和不可避免的残余元素；制备步骤如下：

1)从合金棒料上切取圆柱状坯料；

2)将坯料加热后放入预热的模具中进行模锻成形；

进一步地，步骤步骤1)所述合金棒料尺寸，需根据药型罩锻件尺寸进行有热模锻过程数值仿真，以最小应变区等效应变≥0.3，并且坯料高/径比≤2.0为判据，确定初始棒料尺寸。

进一步地，步骤2)所述模锻过程，模锻前将带有包套的坯料加热至1000℃～1250℃保温30min～120min。

进一步地，步骤2)所述模锻过程，模锻前将对模具进行预热，预热温度200℃～600℃。