钨颗粒/Zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯及其制备方法和在穿甲弹中的应用

本发明涉及穿甲弹领域，具体涉及一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯及其制备方法和在穿甲弹中的应用。

背景技术：

1、锆基非晶合金由于独特的微观结构，是一种典型的亚稳态材料，其在高动态载荷能够剧烈地反应并释放能量，产生燃爆效果，同时自身物理化学性能优异,如高硬度、高强度、高弹性、高的断裂韧性、侵彻过程中的自锐性以及无毒环保等，在穿甲含能破片领域具有广阔的应用前景，但在室温变形过程中，锆基非晶合金易形成高度局部化的剪切带，容易沿剪切带发生灾难性的剪切断裂，因而室温塑性较差，严重限制其在穿甲侵彻领域的应用。

2、钨(w)与锆基非晶合金有相近的热膨胀系数，良好的浸润性，成为zr基非晶复合材料理想的增强相，钨的加入不仅可以提高zr基非晶合金(zr-bgmc)的塑韧性，增加密度，还可以保留非晶基体的高强度和剪切“自锐性”,因此，钨增强锆基非晶复合材料(w/zr-bgmc)在穿甲侵彻材料中受到了广泛关注。

3、目前钨作为增强相加入锆基非晶合金时，其常见形式主要有钨粉、钨纤维、钨棒以及碳化钨(wc)等，其中钨纤维/bgmc是目前研究最为广泛的一种外加相，而钨颗粒增强bmg基复合材料虽已有研究，但现有研究中采用的制备方法为熔体渗透铸造或电弧熔炼/铜模铸造，所得复合材料往往存在钨颗粒分布不均匀、内部微裂纹多、bmg基体部分结晶等缺陷，因此，亟需通过更先进的制备方法制备性能优异的钨颗粒增强锆基含能破片穿甲弹。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯及其制备方法和在穿甲弹中的应用，以克服上述现有技术中的不足。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯制备方法，包括如下步骤：

3、s1、选用zr基非晶粉末与球形钨颗粒，并按照一定体积分数称取原料，再通过球磨混合以得到混合均匀的混合料；

4、s2、将混合料放入模具中，以39.2kn压力预压混合料1min，并在真空环境下采用放电等离子烧结法将混合料加热到678k，升温速率50k/min，保温3min，烧结压强500mpa，冷却脱模后获得钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯。

5、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

6、进一步，zr基非晶粉末采用zr55cu30al 10ni5非晶粉末，密度为6.85g/cm3，粒径≤53μm。

7、进一步，zr基非晶粉末的粒径平均尺寸为10μm～50μm。

8、更进一步，zr基非晶粉末的粒径平均尺寸为40μm。

9、进一步，球形钨颗粒的粒径小于等于250μm，且大于等于30μm。

10、进一步，球形钨颗粒的纯度为99.999％，密度为19.3g/cm3。

11、进一步，zr基非晶粉末与球形钨颗粒按照球形钨颗粒体积分数不超过50％称量。

12、进一步，球磨时间30min～90min，转速120r/min～200r/min。

13、基于上述技术方案，本发明还提供一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯，采用上述制备方法制得。

14、基于上述技术方案，本发明还提供一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯在穿甲弹中的应用。

15、进一步，穿甲弹为穿甲破碎弹或穿甲燃烧弹。

16、本发明的有益效果是：本发明中增强相选择球形钨颗粒，实验表明球形钨颗粒与非晶基体接触的比表面积最大，所选用球形钨颗粒体积分数不超过50％，同时不采取骨架模式，而是将球形钨颗粒与zr基非晶粉末通过球磨混合，烧结后球形钨颗粒可在zr基非晶基体中的均匀分散，避免应力集中，界面结合良好，且球形钨颗粒具有各向同性，可以根据所需弹体形状进行后期加工，不会破坏整体力学性能，因而可使用大型模具进行批量加工，降低制作成本，当钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯应用于穿甲破碎弹或穿甲燃烧弹侵彻目标物时，在穿甲侵彻过程中钨颗粒可以引发更多的剪切带产生和扩展，提高穿甲侵彻能力，同时zr基非晶基体在穿甲完成后，由于温度上升zr基非晶基体的强度急剧下降，并在卸载波作用发生破碎，界面结合力降低，形成诸多钨颗粒-zr基含能破片，钨颗粒作为破片侵彻后效目标，并伴随锆基非晶基体释放大量热量，实现对目标造成更大的后效毁伤，以及对后效靶物产生引燃作用，实验表明在1200m/s侵彻速度下，有较大的扩孔比，可达35-67，形成的破片动能远超75j,具有较强的后效毁伤能力。

1.一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯制备方法，其特征在于，所述zr基非晶粉末采用zr55cu30al 10ni5非晶粉末，密度为6.85g/cm3，粒径≤53μm。

3.根据权利要求1或2所述的一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯制备方法，其特征在于，所述zr基非晶粉末的粒径平均尺寸为10μm～50μm。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯制备方法，其特征在于，所述球形钨颗粒的粒径小于等于250μm，且大于等于30μm。

5.根据权利要求1所述的一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯制备方法，其特征在于，所述球形钨颗粒的纯度为99.999％，密度为19.3g/cm3。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯制备方法，其特征在于，所述zr基非晶粉末与球形钨颗粒按照球形钨颗粒体积分数不超过50％称量。

7.根据权利要求1～5任一项所述的一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯制备方法，其特征在于，球磨时间30min～90min，转速120r/min～200r/min。

8.一种钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯，其特征在于，采用如权利要求1～7任一项所述的制备方法制得。

9.一种如权利要求8所述钨颗粒/zr基非晶复合含能易碎穿甲弹芯在穿甲弹中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述穿甲弹为穿甲破碎弹或穿甲燃烧弹。