[发明专利]一种钨颗粒增强高熵合金战斗部及其增材制造方法

说明书

本发明公开了一种钨颗粒增强高熵合金战斗部及其增材制造方法，所述钨颗粒增强高熵合金战斗部的壳体包括多个合金层；每层合金层由尺寸相同的多个矩形破片拼合而成，并且所述多个矩形破片采用钨颗粒增强高熵合金与高熵合金交替排列的方式布置；相邻层之间钨颗粒增强高熵合金的矩形破片与高熵合金的矩形破片交错布置。本发明战斗部采用钨颗粒增强高熵合金和高熵合金交替的特殊设计，首先由于在高熵合金中加入高含量的W，一方面能够大幅提高材料的硬度和强度进而提高其穿透能力，一方面还可降低其韧性进而在战斗部爆炸时方便解体形成破片；同时，在战斗部爆炸的时候，由于其力学性能的差异，两者连接结合处将容易解体，进而形成大量破片，达到毁伤效果。

技术领域

本发明涉及增材制造的技术领域，尤其是涉及一种钨颗粒增强高熵合金战斗部及其增材制造方法。

背景技术

导弹和炮弹的战斗部一般采用破片的方式对人员进行杀伤，其原理为高爆炸药引爆后将破片高速弹出。提高破片战斗部威力的方法主要为增加炸药提高破片速度和增加破片数量，无论哪种方法都将增加战斗部的重量。因此，亟待研究一种新型破片战斗部。

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，可以用作杀导弹和炮弹的战斗部。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，高熵合金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，既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。

传统武器战斗部的设计为面向并基于传统的制造方式，通过粘结等非冶金的方式填充，制备周期长且杀伤效果难以充分达到预期。金属增材制造技术是一种以数字模型为基础，通过逐层堆积成型的兼具高自由度、高材料利用率以及低周期的新兴制造技术。金属增材制造技术的发展为武器战斗部的制备与设计提供了一种全新的制备思路，复合材料的增材制造为战斗部的设计提供了新的依据，需要开发一种基于增材制造技术面向武器战斗部的高杀伤性能的战斗部制备方法。

发明内容

本发明的目的，即在于提供一种新型破片战斗部，其采用金属增材制造的方法生产，能够在相同重量下大幅提高战斗部的毁伤能力，具体的，本发明采用钨颗粒增强的高熵合金代替传统的钢作为结构材料，采用增材制造工艺进行制造，能够在保证结构强度的同时，减少重量。

本发明的技术方案具体为，一种钨颗粒增强高熵合金战斗部，其特征在：所述钨颗粒增强高熵合金战斗部的壳体包括多个合金层；

每层合金层由尺寸相同的多个矩形破片拼合而成，并且所述多个矩形破片采用钨颗粒增强高熵合金与高熵合金交替排列的方式布置；

相邻层之间钨颗粒增强高熵合金的矩形破片与高熵合金的矩形破片交错布置。

进一步优选的，所述高熵合金成分为TiZrHfNbX，X为Mo、V、Ta、Cr中的一种。

进一步优选的，所述钨颗粒增强高熵合金为所述高熵合金中加入10-75wt%的W。

进一步优选的，邻近的所述钨颗粒增强高熵合金的矩形破片的W含量不同。

进一步优选的，所述层的数量为5-10，所述层的厚度为1-5mm，所述矩形的边长为10-40mm。

本发明还提供一种上述钨颗粒增强高熵合金战斗部增材制造方法，其特征在于：

1）设计出所述钨颗粒增强高熵合金战斗部的三维模型，然后对该三维模型进行切片分层，得到各截面的钨颗粒增强高熵合金与高熵合金交替排列方式的具体数据；

2）将高熵合金预合金粉末装入高熵合金送粉器，将高熵合金预合金粉末与钨粉末按比例混合后装入钨颗粒增强高熵合金送粉器；