[发明专利]一种铝铜复合材料药型罩的成形方法

说明书

本发明本发明提供的铝铜复合材料药型罩的成形方法，并具体公开其工艺步骤和条件，解决的技术问题在于使制备的铝铜复合材料药型罩的铝/铜界面结合好，不同部位之间金属比例按设计要求分布，提高药型罩的侵彻毁伤后效。

技术领域

本发明涉及复合材料制造技术领域，尤其涉及一种铝铜复合材料药型罩的成形方法。

背景技术

药型罩是聚能破甲战斗部的核心元件、是支撑高性能战斗部研制的重要基础，药型罩材料是决定破甲性能的关键因素之一。药型罩作为聚能装药战斗部的关键构件已有50多年的发展历史，现役98％的破甲弹战斗部采用纯铜药型罩，大量弹道试验研究表明，采用轧制板材、挤制的铜棒材制造的药型罩，平均晶粒尺寸在20μm～45μm，可以侵彻穿透9倍装药口径厚度的钢靶(45钢)，但是射流出口孔径不到φ15mm，最后的剩余射流质量不到5％(与药型罩总质量相比)，侵彻毁伤后效低。

随着新一代爆炸式反应装甲、陶瓷装甲、复合装甲的发展，纯铜药型罩已不能满足高性能战斗部研制需求。近年来，钽合金、钨合金、铀合金等高密度功能性药型罩材料及其应用技术已成为国外重点发展方向，以钽为例，具有高密度(16.66g/cm³)、高动态延展性(杆式侵彻体长径比达到5倍)和优异的侵彻性能，已成为国内外研究的热点。但钽材料成本居高不下是药型罩应用的限制性环节，为了降低材料成本，提升药型罩的侵彻毁伤威力。据公开资料表明，美国开发出侵彻后具有引燃特性的铝铜、钛锆等双金属材料，并应用于水中兵器战斗部，具有引燃特性，由于国外严密的技术封锁，具体材料成分、工艺、性能未公开。

通过查阅相关的文献资料表明，双层金属材料的制备工艺有叠轧、包套挤压、粉末冶金烧结、真空钎焊等，该工艺存在以下缺点：一是叠轧工艺制备的双层金属间属于物理结合，强度低，对于形状复杂构件成形过程易开裂(如锥形、曲面空间结构)；二是包套挤压双层金属产品，适用于棒材加工，不同部位金属之间比例控制难度大；三是粉末冶金低温烧结的材料存在不致密、孔洞等缺陷，不适合用于药型罩；四是真空钎焊有中间填充层，脆性大，对药型罩侵彻性能不利。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种铝铜复合材料药型罩的成形方法，使制备的铝铜复合材料药型罩的铝/铜界面结合好，不同部位之间金属比例按设计要求分布，提高药型罩的侵彻毁伤后效。

本发明提供的铝铜复合材料药型罩的成形方法，包括以下步骤：

(1)将冷挤压成形的纯铜药型罩坯件，按照图纸要求进行外锥型面锥角、高度、端面口径等尺寸的数控切削加工，加工过程控制表面的粗糙度、尺寸精度等，得到的铜锥壳体满足图纸设计要求。

(2)按照纯铜药型罩的内型尺寸，将铜棒材加工成与之相匹配的冷铁芯模，并与(1)得到铜锥壳体进行精密装配。

(3)将石蜡融化后，浇注出铝铜复合材料药型罩外层纯铝的形状结构，并对表面进行修饰处理，为后续装配作准备。

(4)将石蜡型壳与(2)中的装配体进行装配，并放入石膏型砂箱中，然后注入石膏，最后进行自然干燥处理；

(5)将(4)得到的砂箱体进行脱蜡处理，脱除石蜡，形成空腔体。

(6)将(5)得到的砂箱体进行预热处理，熔化的纯铝液从砂箱体的浇冒口浇入，注满整个空腔体，再进行自然冷却。

(7)将(6)中得到的铝铜复合材料坯件表面的石膏进行清理，从冷铁芯模上取下，获得铝铜复合材料坯件。

(8)将(7)得到铝铜复合材料坯件，按照最终药型罩的零件图纸要求，对外型面锥角、口径、高度等进行数控切削加工，达到设计要求。

优选的，所述冷挤压成形的纯铜药型罩坯件，材料为TU1/T2，经过(280～360)℃×(45～75)分钟的再结晶热处理，内部平均晶粒尺寸≤15μm。