Zr基非晶合金毀傷研究進展
發(fā)布時間：2021-03-27 11:33
Zr基非晶合金是一種多功能含能結(jié)構(gòu)材料,在高速撞擊時會引發(fā)劇烈的類爆炸反應(yīng)并釋放能量,作為毀傷材料使用具有動能侵徹和內(nèi)爆釋能雙重毀傷效應(yīng)。論文總結(jié)了Zr基非晶合金的沖擊釋能反應(yīng),從彈藥戰(zhàn)斗部常見的穿甲彈芯、破片、藥型罩3個類別綜述了Zr基非晶合金的毀傷研究動態(tài),對比分析了其應(yīng)用優(yōu)勢,并對今后的發(fā)展進行了展望。
【文章來源】：兵器裝備工程學(xué)報. 2020,41(07)北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
鎢合金彈芯的“鐓粗”和復(fù)合材料彈芯的“自銳”
由表2可知，以Al/PTFE、Al/Ni/PTFE為代表的氟聚物+金屬復(fù)合材料含能破片的能量密度很高，但密度小、壓縮強度低預(yù)示著其侵徹能力較差，難以穿透目標(biāo)的防護殼體，更發(fā)揮不出應(yīng)有的后效毀傷威力。鎢經(jīng)常作為增強體與其他活性金屬燒結(jié)制備活性金屬合金破片，如表中的Al/Ni/W、W/Zr，相比氟聚物+金屬復(fù)合材料含能破片，密度和力學(xué)性能都有了很大的提高，但能量密度有所降低。對于Zr基非晶合金，其力學(xué)性能好，能量密度高，但密度小和脆性大限制了Zr基非晶合金在破片上的直接應(yīng)用。研究人員采用真空浸滲法制備W骨架/Zr基非晶合金復(fù)合材料，密度達到了14.28 g/cm3，壓縮強度為1916 MPa，遠高于其他含能破片。而且侵徹能力強，對10.5 mm均質(zhì)裝甲鋼的臨界侵徹速度為973 m/s[31]，圖2是高速攝影拍攝的破片侵徹裝甲鋼靶板整個過程的釋能情況。由圖2可知，W骨架/Zr基非晶合金復(fù)合材料破片在侵徹裝甲靶板時發(fā)生了類爆炸釋能反應(yīng)。從撞靶瞬間到穿透靶板整個過程，破片的釋能愈加劇烈，從圖2(c)、圖2(d)中靶前靶后明亮的閃光、四濺的火花可以看出破片具有較好的釋能和后效毀傷能力。從表2數(shù)據(jù)來看，由于添加了大量鎢作為增強體，W骨架/Zr基非晶合金復(fù)合材料破片中的含能材料相對減少，單位質(zhì)量的能量密度僅有0.88 k J/g，但是較高的密度使得其單位體積的能量密度達到12.57 k J/cm3，與其他含能材料相差不大。而且實際上戰(zhàn)斗部預(yù)留破片的空間是有限的，所以侵徹能力強、單位體積能量密度高的W骨架/Zr基非晶合金復(fù)合材料破片在預(yù)制破片戰(zhàn)斗部上將會有很好的應(yīng)用前景。
國內(nèi)中科院金屬所、陸軍工程大學(xué)[39]采用液態(tài)近凈形壓鑄充型技術(shù)制備了高精密的Zr基非晶合金藥型罩，并開展了其侵徹性能實驗。圖4是直徑45.8 mm的Zr Cu Ni Al Ag非晶合金藥型罩對45#鋼的毀傷效果，入口孔徑為25 mm，侵徹深度為110 mm，在開孔放大處可以看到鋼靶被燒蝕變黑的痕跡，這說明射流在侵徹過程中釋放了能量。含能材料形成的射流由于釋能反應(yīng)，其侵徹能力稍弱于金屬射流，但含能射流的內(nèi)爆釋能可以造成裝甲爆裂毀傷，對輕型裝甲車輛、艦船等的精密儀器、油箱、彈藥具有比惰性射流更好的后效毀傷能力。3 結(jié)論
【參考文獻】：
期刊論文
[1]W/ZrNiAlCu亞穩(wěn)態(tài)合金復(fù)合材料破片對RHA靶的侵徹釋能特性[J]. 張云峰,羅興柏,劉國慶,施冬梅,張玉令,甄建偉. 爆炸與沖擊. 2020(02)
[2]Zr基非晶合金燃燒熱測試方法[J]. 尚春明,施冬梅,李文釗,石永相,徐雪濤. 兵器裝備工程學(xué)報. 2019(08)
[3]新型亞穩(wěn)態(tài)合金材料沖擊釋能特性[J]. 張云峰,劉國慶,李晨,施冬梅,張玉令,甄建偉. 含能材料. 2019(08)
[4]動態(tài)壓縮下Zr基非晶合金失效釋能機理[J]. 張云峰,羅興柏,施冬梅,張玉令,劉國慶,甄建偉. 爆炸與沖擊. 2019(06)
[5]Zr基非晶合金材料的沖擊釋能特性[J]. 陳曦,杜成鑫,程春,潘念僑. 兵器材料科學(xué)與工程. 2018(06)
[6]鎢絲/鋯基非晶復(fù)合材料研究進展[J]. 杜成鑫,杜忠華,高光發(fā),徐立志,程春,王曉東. 材料導(dǎo)報. 2018(13)
[7]Al-Ni-W活性材料動態(tài)力學(xué)行為及其釋能特性[J]. 陳元建,陳進,王軍,曾羽,袁寶慧,梁爭峰,李鑫. 兵器材料科學(xué)與工程. 2018(04)
[8]活性藥型罩聚能裝藥作用混凝土靶毀傷效應(yīng)[J]. 張雪朋,肖建光,余慶波,鄭元楓,王海福. 北京理工大學(xué)學(xué)報. 2016(12)
[9]分段結(jié)構(gòu)的鎢絲/鋯基非晶復(fù)合材料彈芯穿甲實驗研究[J]. 杜忠華,杜成鑫,朱正旺,夏龍祥. 稀有金屬材料與工程. 2016(09)
[10]鎢絲/鋯基非晶復(fù)合材料長桿體彈芯穿甲實驗研究[J]. 杜忠華,杜成鑫,朱正旺,夏龍祥. 稀有金屬材料與工程. 2016(05)
碩士論文
[1]PTFE/Al含能反應(yīng)材料反應(yīng)熱測試及能量輸出特性研究[D]. 伍雨.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]塊狀Zr基非晶合金彈性性能超聲無損評價[D]. 宋舒婷.大連理工大學(xué) 2011
本文編號：3103438
【文章來源】：兵器裝備工程學(xué)報. 2020,41(07)北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
鎢合金彈芯的“鐓粗”和復(fù)合材料彈芯的“自銳”
由表2可知，以Al/PTFE、Al/Ni/PTFE為代表的氟聚物+金屬復(fù)合材料含能破片的能量密度很高，但密度小、壓縮強度低預(yù)示著其侵徹能力較差，難以穿透目標(biāo)的防護殼體，更發(fā)揮不出應(yīng)有的后效毀傷威力。鎢經(jīng)常作為增強體與其他活性金屬燒結(jié)制備活性金屬合金破片，如表中的Al/Ni/W、W/Zr，相比氟聚物+金屬復(fù)合材料含能破片，密度和力學(xué)性能都有了很大的提高，但能量密度有所降低。對于Zr基非晶合金，其力學(xué)性能好，能量密度高，但密度小和脆性大限制了Zr基非晶合金在破片上的直接應(yīng)用。研究人員采用真空浸滲法制備W骨架/Zr基非晶合金復(fù)合材料，密度達到了14.28 g/cm3，壓縮強度為1916 MPa，遠高于其他含能破片。而且侵徹能力強，對10.5 mm均質(zhì)裝甲鋼的臨界侵徹速度為973 m/s[31]，圖2是高速攝影拍攝的破片侵徹裝甲鋼靶板整個過程的釋能情況。由圖2可知，W骨架/Zr基非晶合金復(fù)合材料破片在侵徹裝甲靶板時發(fā)生了類爆炸釋能反應(yīng)。從撞靶瞬間到穿透靶板整個過程，破片的釋能愈加劇烈，從圖2(c)、圖2(d)中靶前靶后明亮的閃光、四濺的火花可以看出破片具有較好的釋能和后效毀傷能力。從表2數(shù)據(jù)來看，由于添加了大量鎢作為增強體，W骨架/Zr基非晶合金復(fù)合材料破片中的含能材料相對減少，單位質(zhì)量的能量密度僅有0.88 k J/g，但是較高的密度使得其單位體積的能量密度達到12.57 k J/cm3，與其他含能材料相差不大。而且實際上戰(zhàn)斗部預(yù)留破片的空間是有限的，所以侵徹能力強、單位體積能量密度高的W骨架/Zr基非晶合金復(fù)合材料破片在預(yù)制破片戰(zhàn)斗部上將會有很好的應(yīng)用前景。
國內(nèi)中科院金屬所、陸軍工程大學(xué)[39]采用液態(tài)近凈形壓鑄充型技術(shù)制備了高精密的Zr基非晶合金藥型罩，并開展了其侵徹性能實驗。圖4是直徑45.8 mm的Zr Cu Ni Al Ag非晶合金藥型罩對45#鋼的毀傷效果，入口孔徑為25 mm，侵徹深度為110 mm，在開孔放大處可以看到鋼靶被燒蝕變黑的痕跡，這說明射流在侵徹過程中釋放了能量。含能材料形成的射流由于釋能反應(yīng)，其侵徹能力稍弱于金屬射流，但含能射流的內(nèi)爆釋能可以造成裝甲爆裂毀傷，對輕型裝甲車輛、艦船等的精密儀器、油箱、彈藥具有比惰性射流更好的后效毀傷能力。3 結(jié)論
【參考文獻】：
期刊論文
[1]W/ZrNiAlCu亞穩(wěn)態(tài)合金復(fù)合材料破片對RHA靶的侵徹釋能特性[J]. 張云峰,羅興柏,劉國慶,施冬梅,張玉令,甄建偉. 爆炸與沖擊. 2020(02)
[2]Zr基非晶合金燃燒熱測試方法[J]. 尚春明,施冬梅,李文釗,石永相,徐雪濤. 兵器裝備工程學(xué)報. 2019(08)
[3]新型亞穩(wěn)態(tài)合金材料沖擊釋能特性[J]. 張云峰,劉國慶,李晨,施冬梅,張玉令,甄建偉. 含能材料. 2019(08)
[4]動態(tài)壓縮下Zr基非晶合金失效釋能機理[J]. 張云峰,羅興柏,施冬梅,張玉令,劉國慶,甄建偉. 爆炸與沖擊. 2019(06)
[5]Zr基非晶合金材料的沖擊釋能特性[J]. 陳曦,杜成鑫,程春,潘念僑. 兵器材料科學(xué)與工程. 2018(06)
[6]鎢絲/鋯基非晶復(fù)合材料研究進展[J]. 杜成鑫,杜忠華,高光發(fā),徐立志,程春,王曉東. 材料導(dǎo)報. 2018(13)
[7]Al-Ni-W活性材料動態(tài)力學(xué)行為及其釋能特性[J]. 陳元建,陳進,王軍,曾羽,袁寶慧,梁爭峰,李鑫. 兵器材料科學(xué)與工程. 2018(04)
[8]活性藥型罩聚能裝藥作用混凝土靶毀傷效應(yīng)[J]. 張雪朋,肖建光,余慶波,鄭元楓,王海福. 北京理工大學(xué)學(xué)報. 2016(12)
[9]分段結(jié)構(gòu)的鎢絲/鋯基非晶復(fù)合材料彈芯穿甲實驗研究[J]. 杜忠華,杜成鑫,朱正旺,夏龍祥. 稀有金屬材料與工程. 2016(09)
[10]鎢絲/鋯基非晶復(fù)合材料長桿體彈芯穿甲實驗研究[J]. 杜忠華,杜成鑫,朱正旺,夏龍祥. 稀有金屬材料與工程. 2016(05)
碩士論文
[1]PTFE/Al含能反應(yīng)材料反應(yīng)熱測試及能量輸出特性研究[D]. 伍雨.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]塊狀Zr基非晶合金彈性性能超聲無損評價[D]. 宋舒婷.大連理工大學(xué) 2011
本文編號：3103438
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