[发明专利]一种纯铜盘类药型罩的低应力弱织构控制方法

说明书

本发明提供了一种纯铜盘类药型罩的低应力弱织构控制方法，包括梯度变温累积大塑性挤压成形、冷精整形、振动时效、低温去应力；所述梯度变温累积大塑性挤压成形，预热温度为300～510℃，加热时间30～90s；然后变形温度为280～490℃，保温时间1‑3h。本发明解决常规塑性成形方法织构严重与对称性差、组织不均匀的技术难题，实现药型罩外形尺寸精确、内在组织均匀的双重控制，提高药型罩的侵彻能力与稳定性。

技术领域

本发明属于金属塑性成形技术，具体地说是一种纯铜盘类药型罩的低应力弱织构控制方法。

背景技术

爆炸成形弹丸(Explosively Formed Projectile，EFP)是盘类结构药型罩在爆轰能量作用下经过挤压、翻转、拉伸成形的侵彻体，在炸高100～150m范围内，以2000～2500m/s左右的速度侵彻集群装甲目标，破甲的最大厚度达到1.2倍装药直径，是对付现代装甲车辆的“克星”武器。

20世纪80年代，随着计算机、精密装药和起爆技术的发展，EFP战斗部技术取得进步，设计带围裙、尾翼的EFP，改善气动稳定性，飞行阻力减小，保证了EFP以更小的着角侵彻装甲，提高命中精度与破甲威力；20世纪90年代，为了获得更大威力的EFP战斗部，除了进一步优化结构，重点在新型材料以及精密制造加工技术上进行了积极的探索和研究，进行了钽、钽钨合金、贫铀等高密度药型罩的弹道试验，掌握其爆轰物理性能、穿深与孔径等参量；进入21世纪，由于新型装甲防护技术迅速发展，装甲越来越硬、越厚，电磁防护以及主动防护技术应用，目标特性也越来越复杂，装甲车辆的战场适应能力也越来越强，对反装甲弹药结构设计、EFP性能等提出了挑战。

工业纯铁、纯铜、钽是EFP药型罩的骨干材料，对于相同的药型罩结构及装药条件，钽的侵彻性能最大，是由于钽密度高、延性好，有利于EFP的拉伸，从而形成大长径比的EFP。侵彻威力与EFP的长径比成函数关系，则药型罩材料塑韧性、延伸率的提高成为提升侵彻能力的关键因素，如张新民等采用真空熔铸铜锭坯、锻造-挤压制坯、模锻成形单锥药型罩，热处理后平均晶粒尺寸约为10μm、极密度平均值约1.84，与传统加工方法相比破甲性能有明显提高(张新明，冷锻紫铜药型罩材料的织构研究[J]，中南大学2008)；左波等研究了不同轧制变形量对Ta、Ta-W板材晶粒组织、织构及力学性能的影响，当变形量≥90％时，晶粒组织明显细化，延伸率提高10％以上(左波，钽及钽钨合金冷轧变形组织及织构研究[D]，中南大学2011)。

从爆炸成形弹丸与侵彻威力、稳定性之间的关联性出发，要求盘类药型罩弱织构、力学性能对称，晶粒细小均匀、延展性好，从而提高EFP的毁伤性能。现有技术以切削加工、冲压为主，该工艺存在以下缺点：一是晶粒尺寸不均匀，在变形弱区存在大尺寸晶粒；二是板材的各向同性较差，性能不稳定；三是材料的收得率低，制造成本高；四是药型罩顶部织构较强、口部弱，且对称性不高。由此，本申请提供了一种纯铜盘类药型罩的低应力弱织构控制方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种纯铜盘类药型罩的低应力弱织构控制方法。

一种纯铜盘类药型罩的低应力弱织构控制方法，包括梯度变温累积大塑性挤压成形、冷精整形、振动时效、低温去应力。

上述梯度变温累积大塑性挤压成形，预热温度为300～510℃，加热时间30～90s；然后变形温度为280～490℃，保温时间2h。优选的，挤压成形在三向压应力和变形速率为5～15mm/s的作用下，经过3～5道次的挤压变形，每道次的变形量在30～85％。通过一定工艺的挤压变形，产生变形应力和应变效应发生动态再结晶，使晶粒组织细化。

上述低温去应力处理，热处理温度135～185℃，热处理时间2～4h，真空度≥3×10^-3Pa，随炉冷却到80℃以下出炉。

上述冷精整形是在在三向压应力和变形速率为2～5mm/s的作用下，经过1～4道次的冷精整形，每道次的变形量在1～5％。