[发明专利]穿甲弹头及其制造方法

说明书

本发明提供了一种穿甲弹头及其制造方法，其中，穿甲弹头外形为由圆锥或棱锥的顶锥和连接于顶锥下部的平台构成，包括弹芯和与弹芯呈一体化的外壳，外壳至少包裹部分弹芯，顶锥由外壳形成，弹芯由钨或钨合金制成，外壳由锆基非晶合金制成，锆基非晶合金包含不低于85％体积百分比的非晶相且化学式为Zr_aCu_bNi_cAl_d，其中，57.6≤a≤65.12，13.2≤b≤19.36，9.24≤c≤15.84，8≤d≤12，且a+b+c+d＝100。采用具有高塑性、高强度和高硬度的锆基非晶合金作为外壳材料，其抑制结晶能力强，具有较宽的过冷液相区，较高的玻璃化转变温度和晶化温度，热稳定较高。锆基非晶合金具有良好的自锐性，使穿甲弹头具有较高的攻击性能，且包覆由钨或钨合金制成的弹芯可使得穿甲弹头实现较大的飞行速度。

技术领域

本发明涉及枪弹技术领域，尤其涉及一种高攻击性能的生态环保的穿甲弹头及其制造方法。

背景技术

由于穿甲弹达到攻击效果的一个重要特点是要达到足够的重量，才能使弹头保持足够的飞行距离和动能。为了达到高重量，较多的弹头采用铅制材料外面包裹铜制外壳，铅材料通常会导致环境污染，其不环保，铜制外壳由于材质较软，在弹头与被攻击物接触时瞬间变形，没有起到攻击作用。国外为保持大的攻击性，多采用贫铀合金穿甲弹芯，贫铀弹会引发放射性效果，对环境生态有巨大影响。

目前也有采用非晶合金用于穿甲弹头，利用非晶合金的自锐性去提高穿甲弹的攻击效果。但是多数的非晶合金都不能兼顾塑性和力学性能，通常在提高强度时，非晶合金的塑性变形能力变得极差，加工性能较差，因而通常非晶合金难以和其他的金属材料进行复合而实现一体化。而且非晶合金在热力学上属于亚稳态材料，在将非晶合金材料通过浇铸、压铸、吸铸等方式加工成穿甲弹头时，由于温度升高，会发生玻璃化转变，进而发生晶化反应，以致非晶合金的力学性能降低，尤其是强度和硬度性能显著下降，最终削弱穿甲弹的攻击性能。

发明内容

本发明旨在提供一种新的穿甲弹头及其制造方法，采用一种特殊的非晶合金材料，其既具有较佳的塑性加工性能，而且又能维持较高的强度，从而提高穿甲弹头的攻击性能。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种穿甲弹头，外形为由圆锥或棱锥的顶锥和连接于所述顶锥下部的平台构成，包括弹芯和与所述弹芯呈一体化的外壳，所述外壳至少包裹部分所述弹芯，所述顶锥由所述外壳形成，所述弹芯由钨或钨合金制成，所述外壳由锆基非晶合金制成，所述锆基非晶合金包含不低于85％体积百分比的非晶相且化学式为Zr_aCu_bNi_cAl_d，其中57.6≤a≤65.12，13.2≤b≤19.36，9.24≤c≤15.84，8≤d≤12，且a+b+c+d＝100。

与现有技术相比，本发明采用一种特殊的锆基非晶合金作为外壳材料，此材料选用Zr、Cu、Ni和Al，并控制此四种金属为一定的摩尔比，通过成分设计而控制泊松比，从而得到一种具有高塑性、高强度和高硬度的锆基非晶合金，此锆基非晶合金材料抑制结晶能力强，具有较宽的过冷液相区，较高的玻璃化转变温度和晶化温度，热稳定较高，即使加热也难以发生玻璃化转变和晶化反应，依然能维持锆基非晶合金优异的力学性能。且在过冷液相区下加热呈现牛顿粘性流体状可表现出优良的塑性，有利于塑性加工，因而通过加热呈牛顿粘性流体状的锆基非晶合金采用浇铸、压铸、吸铸包裹弹芯就可得到一体化的穿甲弹头。再者，本发明的穿甲弹头为由钨或钨合金制成的弹芯和Zr_aCu_bNi_cAl_d非晶合金制成的外壳一体复合而成，钨或钨合金的高密度材料的使用可维持穿甲弹头飞行的平稳性，Zr_aCu_bNi_cAl_d非晶合金具有优异的力学性能，在高速载荷作用下具有高动态断裂韧性和高硬度特性，在侵彻金属时具有良好的自锐性，因而制成的穿甲弹头具有较高的攻击性能，且采用非晶材料包覆由钨或钨合金制成的弹芯可使得穿甲弹头实现较大的飞行速度。