[发明专利]界面控制钨丝束增强铜基复合材料的制备方法及复合材料

说明书

本发明提供一种界面控制钨丝束增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)在钨丝表面电镀铜；(2)将一定数量镀铜后的钨丝绑成束；(3)利用毛细作用将铜熔渗到步骤(2)中制备好的钨丝束中；其中，熔渗开始时铜以基体为块体或粉体的状态并置于熔渗装置的底部，钨丝束竖立于熔渗装置中并仅钨丝束的底部与铜接触。本发明制备的界面控制钨丝束增强铜基复合材料具有如下优点：(1)复合材料具有穿甲“自锐化”特性。(2)钨丝与钨丝之间没有直接接触。(3)在界面改性后，复合材料在强度变化不大的前提下，塑性有明显提高。

技术领域

本发明属于新型材料制造领域，具体涉及一种新型纤维增强复合材料的制备方法。

背景技术

目前，穿甲弹是各国反装甲及反坚固目标的一种重要武器，弹芯是穿甲弹的主体。弹芯材料的性能对穿甲弹的穿甲威力有着直接影响。

为了击穿坦克装甲，不仅要求弹芯具有足够的硬度、强度和韧性，还应具备穿甲“自锐化”特性，以保证弹芯在侵彻靶板过程中，始终保持尖锐的头部形状，使能量更加集中。

由于满足上述特性，钨丝增强金属基复合材料在穿甲弹领域的研究中受到研究者的重视。钨丝增强金属基复合材料的常规制备方法主要有：压力渗透法和传统熔渗法，其中，传统熔渗法使温度升高到粘结相熔点以上，当金属熔化后，使熔融金属液面高度高于样品后冷却，即可获得所需材料。这种方法工艺简单，但是在熔渗过程中，粘结相内部容易产生缩孔等缺陷。

在本发明人过去的研究中，采用新型的毛细熔渗法制备了钨丝增强铜锌基复合材料，将钨丝密排以后的中间空隙作为毛细管，利用毛细管力进行熔渗，极大降低了粘结相内部产生缩孔的可能性。

发明内容

本发明人先前的研究中虽然公开了采用新型的毛细熔渗法制备了钨丝增强铜锌基复合材料的方法，但是，由于这种熔渗方法需要利用毛细效应，所以，只能在钨丝密排时制备钨丝增强铜基复合材料，钨的体积分数就是一定的，没法进行调节；同时，由于钨的熔化温度远低于铜熔渗温度，钨丝与钨丝之间并不能形成冶金结合，因此，在使用过程中容易产生裂纹，因此限制了其在穿甲弹领域的应用。

为了克服利用现有技术制得的钨丝增强铜锌基复合材料在使用中钨丝与钨丝界面容易产生裂纹的缺陷，本发明人提出了一种控制钨丝与钨丝界面的思路，通过粘结相分离钨丝与钨丝界面，利用粘结相与钨丝界面替换原来的钨丝与钨丝界面，从源头上减少钨丝与钨丝界面。同时，本发明人就这种思路提出了一种可行的解决方案，即先在钨丝表面镀铜，利用铜镀层将钨丝与钨丝界面替换为钨丝与钨丝粘结相界面，然后利用将镀铜钨丝密排以后中间空隙的毛细管力进行铜熔渗，由于钨丝表面进行了镀铜处理，使得在钨丝与钨丝不接触的前提下，具体地，钨丝之间的间距(即、如图4所述，相邻两根钨丝横截面的圆心之间的距离减去两根钨丝的半径的差)为10um至2mm时，优选10um至50um时，均能保证毛细效应，使熔渗过程可以完成。在材料保持高的致密度的同时，钨丝与钨丝不接触的状态在熔渗结束后依然存在。

因此，本发明的目的在于克服利用现有技术制得的钨丝增强铜锌基复合材料在使用中容易产生裂纹的缺陷，提供一种界面控制钨丝束增强铜基复合材料的制备方法，该方法生产工艺简单，制得的钨丝束增强铜基复合材料作为合金弹芯材料使用时具有较好的韧性，强度、硬度也得到提高，并且具有穿甲“自锐化”特性。

为了达到上述目的，本发明的目的由以下技术方案实现：将钨丝表面电镀铜，将一定数量电镀后的钨丝绑成束，然后对钨丝束熔渗铜，铜作为合金的粘结相。

具体地，本发明提供一种界面控制钨丝束增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述其制备方法包括如下步骤：

(1)在钨丝表面电镀铜；

(2)将一定数量镀铜后的钨丝绑成束；