钨合金和钨丝束弹芯的研究概况

早期, 曾有人试验了用各种金属基体和连续纤维、短纤维或粒子增强材料制作弹芯, 如Al -Fe 、Al-W 丝、Al -SiC 、Pb -Fe 、钢-W 、U -W 丝等。美国曾研究了经镀覆的丝增强基体材料、熔渗丝增强材料、粉末—丝及基体组成的复合材料, 试验表明在钨合金丝上电沉积铜和化学汽相沉积钽, 不会降低钨合金钨丝的强度和塑性, 但电沉积钽会使钨丝的性能降低。此外, 美国还研究了一种钨合金丝增强的铀合金弹芯, 钨合金丝通过四维多向纺织成弹芯,然后将其放入模腔内添充铀合金, 再经液相烧结、热等静压制成复合弹芯棒料;或者经等离子电弧镀、等离子蒸汽镀或化学汽相沉积将贫铀喷镀于该芯体制成弹芯棒料。这种多向纺织的钨丝增强体是网络状的, 纤维间相互紧密连成一体, 当弹芯撞击靶板时,头部虽然被喷溅, 但芯体的钨合金丝不会象任意或平行排列的那样散开, 这就可大大提高弹芯的侵彻能力 。另外, 美国还研究了用W晶须制造穿甲弹芯, 其方法是用流化床化学汽相沉积(CVD)或用其它化学及物理方法在晶须表面涂履粘结相金属(如Fe/Ni 、Fe/Ni/Co 、Ni/Co 、Ni/Cu 或Hf 等)薄层, 然后将其放入模具中进行液相烧结, 制成穿甲弹芯毛坯。由于晶须具有比其它状态材料高得多的力学性能, 因而这种穿甲弹芯的力学性能远高于常规弹芯材料的性能。同时, 该专利还提出了用<100 >晶向的W 晶须制造穿甲弹弹芯, 这种弹芯可消除穿甲过程中普通WHA 弹穿甲过程中易形成“ 蘑菇头”的现象, 以减少穿甲阻力, 因而这种用<100 >晶向制造的穿甲弹无论在力学性能上, 还是在动态穿甲性能上都比普通WHA 弹有较大的提高。

英国皇家兵工厂对用某些钨合金(如W -0 .6 %ThO2或W -1 .0 %ThO2)丝作增强相的WHA用于穿甲弹进行了可行性研究, 实验表明, 有必要在W合金丝表面涂履一些氧化物, 来防止烧结过程中增强相与基体发生反应。德国曾进行了W 、Ta 丝束制造穿甲弹的研究,其方法是在重金属丝上沉积粘结相金属后集束烧结, 再经锻造或轧制;另外还进行了将重金属丝装入烧结钨合金管中锻压进行机械复合工艺方法的试验研究。日本制钢厂研制W 丝束复合穿甲弹的工艺方法是将Ni 、Fe 等粘结相元素镀在W 丝上, 再进行液相烧结制成穿甲弹弹芯毛坯。国内一些研究所和院校也曾进行过多种钨丝束穿甲弹弹芯制备方法的研究, 如五二研究所用粉末冶金方法将纯钨丝与93W 复合后进行液相烧结;中科院力学所将钨丝表面镀铜后, 液相烧结或用爆炸复合制造钨丝束弹芯;北理工则将钨丝放入双层圆筒中, 进行了爆炸压实的试验研究。笔者近年来在钨丝束弹芯的制备方面主要进行了90W、高强韧钢与掺杂钨丝的复合试验研究, 同时还开展了用掺杂钨合金丝多次绞合后外套不锈钢管进行机械复合的试验研究。