[发明专利]脉冲冲击吸能用高密度低强度低塑性合金材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种脉冲冲击吸能用高密度低强度低塑性合金材料的制备方法，该方法选取不同粒度的钨粉进行混合得到复合钨粉，然后加入杂质元素和成形剂，采用冷等静压法压制成型，再依次经低温氢气预烧结和高温真空烧结，得到合金材料；所述合金材料的密度大于13g/cm³，横向断裂强度R_b≤150MPa，弯曲角α≤5°。本发明通过选取不同粒度的钨粉进行粒度搭配，并添加杂质元素，大幅降低了合金材料的强度和塑性，提高了合金材料的密度，再通过预烧结和烧结工艺对材料的收缩和强化进行了有效的控制，得到高密度低强度低塑性合金材料，该材料具有较好的加工性能，适合于脉冲冲击吸能用。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种脉冲冲击吸能用高密度低强度低塑性合金材料的制备方法。

背景技术

高密度低强度低塑性合金材料是一类性能特殊的冲击吸能用合金材料。这类材料是一种靠自身发生破裂从而大量吸收冲击动能的材料。与传统的溃缩吸能和缓冲吸能材料不同，在高速剧烈的冲击下，这类材料能够迅速破裂并消耗能量，让出缓冲距离，同时破碎成尽可能多的碎片以有效吸收冲击动能，从而保护目标不受冲击损伤。

通常在合金设计时，对材料的一般要求是质量轻、强度高、塑性好，从而有优异和力学强度和良好的加工性能。而这类合金正好相反，对材料要求是密度高(能量吸收效率高)，强度低(易碎裂，碎片小)，塑性低(塑性应变阶段短，受冲击后基本不发生塑性形变即可迅速破碎)。

由于该类合金材料性能特殊，应用范围较小，在冲击吸能材料领域极少有相关报道。但随着尖端高能领域和军事工业的迅速发展，在爆炸防护和高速冲击防护的试验领域，这类材料的需求开始变得明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种脉冲冲击吸能用高密度低强度低塑性合金材料的制备方法。该方法通过选取不同粒度的钨粉进行粒度搭配，并添加杂质元素，大幅降低了合金材料的强度和塑性，提高了合金材料的密度，再通过预烧结和烧结工艺对材料的收缩和强化进行了有效的控制，得到高密度低强度低塑性合金材料，该材料具有较好的加工性能，适合于脉冲冲击吸能用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：脉冲冲击吸能用高密度低强度低塑性合金材料的制备方法，其特征在于，该方法选取不同粒度的钨粉进行混合得到复合钨粉，然后加入杂质元素和成形剂，采用冷等静压法压制成型，再依次经低温氢气预烧结和高温真空烧结，得到合金材料；所述合金材料的密度大于13g/cm³，横向断裂强度R_b≤150MPa，弯曲角α≤5°。

本发明将钨粉与杂质元素、成形剂混合后压制成型，再依次经预烧结和真空烧结，得到合金材料。本发明通过选取不同粒度的钨粉进行粒度粗细搭配，以粗粒度的钨粉为基体，以细粒度的钨粉作为基体空隙的填充相和粘结相，在保证合金材料较高密度的同时，大幅降低了合金材料的强度；通过添加杂质元素进行活化烧结，促进了合金材料的致密化，提高了合金材料的密度，同时形成孔隙和脆性相，有效降低了合金材料的塑性，然后通过添加成形剂使合金材料在压制成型过程中保持良好的成形性，再依次通过低温氢气预烧结和高温真空烧结形成合金材料，对材料的收缩和强化进行了有效的控制，制备出的高密度低强度低塑性合金材料密度高，塑性低，横向断裂强度低，并有较好的加工性能，能够满足脉冲冲击吸能的材料要求。

上述的脉冲冲击吸能用高密度低强度低塑性合金材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、复合钨粉的制备：选取不同粒度的钨粉进行混合得到复合钨粉；

步骤二、混合料的制备：将步骤一中得到的复合钨粉与杂质元素混合得到混合粉末，然后加入成形剂的水溶液混合，烘干后过筛网，得到混合料；

步骤三、压制成型：将步骤二中得到的混合料分层填装入橡胶包套中，然后采用冷等静压压制成型，得到半成品压坯；