[发明专利]一种加载炸药的3D骨架高熵合金复合含能破片的制备方法

说明书

本发明公开了一种加载炸药的3D骨架高熵合金复合含能破片的制备方法，属于含能材料、高强活性破片材料领域，该方法首先通过配方设计及真空电弧熔炼法制备出含有两相组织结构的高熵合金铸锭，对铸锭进行合适的退火工艺，通过电化学工作站对高熵合金块体进行去合金化处理，从而制备出含有大量微纳米孔洞的连续结构，采用重结晶法在孔道内填充炸药小分子，过程简单，无特殊工艺要求。

技术领域

本发明涉及含能材料、高强活性破片材料领域，尤其涉及一种加载炸药的3D骨架高熵合金复合含能破片的制备方法。

背景技术

高熵合金作为多主元高性能合金，其比强度优于传统合金，而且抗断裂能力、抗拉强度、抗腐蚀及抗氧化特性等都优于传统合金，由于其强度高导致穿甲能力强，可以用作杀伤弹药的杀伤元素。根据弹药战术使用要求，往往希望破片在满足穿甲威力的同时还具有引燃或纵火功能，于是3D骨架高熵合金加载炸药的复合结构破片应运而生。3D骨架高熵合金是典型的结构材料，在室温下相当稳定，且具有很高的强度，而在冲击载荷作用下，3D高熵合金骨架中加载的含能物质受冲击而诱发进一步的反应，释放出巨大能量。利用该特性制备的含能高熵合金破片，即可利用其强度来侵彻贯穿目标，又可利用其释能特性对目标产生附加的毁伤，最终显著提高毁伤效果。

含能破片按作用方式分可分为爆炸型含能破片和燃烧型含能破片，爆炸型含能破片主要由受冲击作用可产生爆炸或半爆效果的低感度高能混合炸药组成，例如钝化黑索金(RDX)、TNT、NTO、8701炸药等。其能量的输出方式主要为爆轰波，因此这类含能破片对于各类来袭导弹的战斗部主装药能产生引爆毁伤效果。爆炸型含能破片中含能材料为炸药，对比于破片的工况条件，在驱动时需要承受高过载必须保证足够的强度和安定性，在毁伤目标时又必须具有一定的侵彻能力，因此炸药必须由高强度的惰性金属壳体包覆。而3D骨架高熵合金的发明打破了传统思路，通过去合金化处理得到3D高熵合金骨架，然后在微纳米孔中加载炸药，其相对于整体式破片强度高、轻量化效果显著并且加工制备工艺简单，工程应用实现容易。

发明内容

本发明的目的是为了进一步提高侵彻和爆炸的威力，提供了一种加载炸药的3D骨架高熵合金复合含能破片的制备方法，该方法首先通过配方设计及真空电弧熔炼法制备出含有两相组织结构的高熵合金铸锭，对铸锭进行合适的退火工艺，通过电化学工作站对高熵合金块体进行去合金化处理，从而制备出含有大量微纳米孔洞的连续结构，采用重结晶法在孔道内填充炸药小分子，过程简单，无特殊工艺要求。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种加载炸药的3D骨架高熵合金复合含能破片的制备方法，具体步骤如下：

步骤一：按配方设计原则称取铝、钴、铬、铁、镍各金属铸锭，并将其置于真空熔炼炉中熔炼合适时间；其中，Al元素含量在0.5-1mol，Ni元素含量在1-2.5mol之间；

步骤二：将步骤一所得的高熵合金块体铸锭置于真空高温炉中，进行退火工艺处理；

步骤三：将步骤二得到的高熵合金块体试件置于电解池中进行去合金化处理，根据去合金化处理时间，可以调控微纳米孔道状连续结构的形貌，从而得到3D骨架高熵合金。

步骤四：将步骤三得到的3D骨架高熵合金浸泡于熔融炸药或炸药的饱和溶液中，通过重结晶法或溶剂挥发法在3D骨架孔道内填充炸药小分子，得到复合含能破片。

步骤一所述的熔炼时长为2min左右。

步骤二所述的退火温度为1000～1500℃，退火时间为1～2h。

步骤三所述的去合金化处理时间为0.5h～2h。

与现有技术相比，本发明提供了一种加载炸药的3D骨架高熵合金复合含能破片的制备方法，具备以下有益效果：