Zr基非晶合金毁伤研究进展
发布时间：2021-03-27 11:33
Zr基非晶合金是一种多功能含能结构材料,在高速撞击时会引发剧烈的类爆炸反应并释放能量,作为毁伤材料使用具有动能侵彻和内爆释能双重毁伤效应。论文总结了Zr基非晶合金的冲击释能反应,从弹药战斗部常见的穿甲弹芯、破片、药型罩3个类别综述了Zr基非晶合金的毁伤研究动态,对比分析了其应用优势,并对今后的发展进行了展望。
【文章来源】：兵器装备工程学报. 2020,41(07)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
钨合金弹芯的“镦粗”和复合材料弹芯的“自锐”
由表2可知，以Al/PTFE、Al/Ni/PTFE为代表的氟聚物+金属复合材料含能破片的能量密度很高，但密度小、压缩强度低预示着其侵彻能力较差，难以穿透目标的防护壳体，更发挥不出应有的后效毁伤威力。钨经常作为增强体与其他活性金属烧结制备活性金属合金破片，如表中的Al/Ni/W、W/Zr，相比氟聚物+金属复合材料含能破片，密度和力学性能都有了很大的提高，但能量密度有所降低。对于Zr基非晶合金，其力学性能好，能量密度高，但密度小和脆性大限制了Zr基非晶合金在破片上的直接应用。研究人员采用真空浸渗法制备W骨架/Zr基非晶合金复合材料，密度达到了14.28 g/cm3，压缩强度为1916 MPa，远高于其他含能破片。而且侵彻能力强，对10.5 mm均质装甲钢的临界侵彻速度为973 m/s[31]，图2是高速摄影拍摄的破片侵彻装甲钢靶板整个过程的释能情况。由图2可知，W骨架/Zr基非晶合金复合材料破片在侵彻装甲靶板时发生了类爆炸释能反应。从撞靶瞬间到穿透靶板整个过程，破片的释能愈加剧烈，从图2(c)、图2(d)中靶前靶后明亮的闪光、四溅的火花可以看出破片具有较好的释能和后效毁伤能力。从表2数据来看，由于添加了大量钨作为增强体，W骨架/Zr基非晶合金复合材料破片中的含能材料相对减少，单位质量的能量密度仅有0.88 k J/g，但是较高的密度使得其单位体积的能量密度达到12.57 k J/cm3，与其他含能材料相差不大。而且实际上战斗部预留破片的空间是有限的，所以侵彻能力强、单位体积能量密度高的W骨架/Zr基非晶合金复合材料破片在预制破片战斗部上将会有很好的应用前景。
国内中科院金属所、陆军工程大学[39]采用液态近净形压铸充型技术制备了高精密的Zr基非晶合金药型罩，并开展了其侵彻性能实验。图4是直径45.8 mm的Zr Cu Ni Al Ag非晶合金药型罩对45#钢的毁伤效果，入口孔径为25 mm，侵彻深度为110 mm，在开孔放大处可以看到钢靶被烧蚀变黑的痕迹，这说明射流在侵彻过程中释放了能量。含能材料形成的射流由于释能反应，其侵彻能力稍弱于金属射流，但含能射流的內爆释能可以造成装甲爆裂毁伤，对轻型装甲车辆、舰船等的精密仪器、油箱、弹药具有比惰性射流更好的后效毁伤能力。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]W/ZrNiAlCu亚稳态合金复合材料破片对RHA靶的侵彻释能特性[J]. 张云峰,罗兴柏,刘国庆,施冬梅,张玉令,甄建伟. 爆炸与冲击. 2020(02)
[2]Zr基非晶合金燃烧热测试方法[J]. 尚春明,施冬梅,李文钊,石永相,徐雪涛. 兵器装备工程学报. 2019(08)
[3]新型亚稳态合金材料冲击释能特性[J]. 张云峰,刘国庆,李晨,施冬梅,张玉令,甄建伟. 含能材料. 2019(08)
[4]动态压缩下Zr基非晶合金失效释能机理[J]. 张云峰,罗兴柏,施冬梅,张玉令,刘国庆,甄建伟. 爆炸与冲击. 2019(06)
[5]Zr基非晶合金材料的冲击释能特性[J]. 陈曦,杜成鑫,程春,潘念侨. 兵器材料科学与工程. 2018(06)
[6]钨丝/锆基非晶复合材料研究进展[J]. 杜成鑫,杜忠华,高光发,徐立志,程春,王晓东. 材料导报. 2018(13)
[7]Al-Ni-W活性材料动态力学行为及其释能特性[J]. 陈元建,陈进,王军,曾羽,袁宝慧,梁争峰,李鑫. 兵器材料科学与工程. 2018(04)
[8]活性药型罩聚能装药作用混凝土靶毁伤效应[J]. 张雪朋,肖建光,余庆波,郑元枫,王海福. 北京理工大学学报. 2016(12)
[9]分段结构的钨丝/锆基非晶复合材料弹芯穿甲实验研究[J]. 杜忠华,杜成鑫,朱正旺,夏龙祥. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[10]钨丝/锆基非晶复合材料长杆体弹芯穿甲实验研究[J]. 杜忠华,杜成鑫,朱正旺,夏龙祥. 稀有金属材料与工程. 2016(05)
硕士论文
[1]PTFE/Al含能反应材料反应热测试及能量输出特性研究[D]. 伍雨.国防科学技术大学 2015
[2]块状Zr基非晶合金弹性性能超声无损评价[D]. 宋舒婷.大连理工大学 2011
本文编号：3103438
【文章来源】：兵器装备工程学报. 2020,41(07)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
钨合金弹芯的“镦粗”和复合材料弹芯的“自锐”
由表2可知，以Al/PTFE、Al/Ni/PTFE为代表的氟聚物+金属复合材料含能破片的能量密度很高，但密度小、压缩强度低预示着其侵彻能力较差，难以穿透目标的防护壳体，更发挥不出应有的后效毁伤威力。钨经常作为增强体与其他活性金属烧结制备活性金属合金破片，如表中的Al/Ni/W、W/Zr，相比氟聚物+金属复合材料含能破片，密度和力学性能都有了很大的提高，但能量密度有所降低。对于Zr基非晶合金，其力学性能好，能量密度高，但密度小和脆性大限制了Zr基非晶合金在破片上的直接应用。研究人员采用真空浸渗法制备W骨架/Zr基非晶合金复合材料，密度达到了14.28 g/cm3，压缩强度为1916 MPa，远高于其他含能破片。而且侵彻能力强，对10.5 mm均质装甲钢的临界侵彻速度为973 m/s[31]，图2是高速摄影拍摄的破片侵彻装甲钢靶板整个过程的释能情况。由图2可知，W骨架/Zr基非晶合金复合材料破片在侵彻装甲靶板时发生了类爆炸释能反应。从撞靶瞬间到穿透靶板整个过程，破片的释能愈加剧烈，从图2(c)、图2(d)中靶前靶后明亮的闪光、四溅的火花可以看出破片具有较好的释能和后效毁伤能力。从表2数据来看，由于添加了大量钨作为增强体，W骨架/Zr基非晶合金复合材料破片中的含能材料相对减少，单位质量的能量密度仅有0.88 k J/g，但是较高的密度使得其单位体积的能量密度达到12.57 k J/cm3，与其他含能材料相差不大。而且实际上战斗部预留破片的空间是有限的，所以侵彻能力强、单位体积能量密度高的W骨架/Zr基非晶合金复合材料破片在预制破片战斗部上将会有很好的应用前景。
国内中科院金属所、陆军工程大学[39]采用液态近净形压铸充型技术制备了高精密的Zr基非晶合金药型罩，并开展了其侵彻性能实验。图4是直径45.8 mm的Zr Cu Ni Al Ag非晶合金药型罩对45#钢的毁伤效果，入口孔径为25 mm，侵彻深度为110 mm，在开孔放大处可以看到钢靶被烧蚀变黑的痕迹，这说明射流在侵彻过程中释放了能量。含能材料形成的射流由于释能反应，其侵彻能力稍弱于金属射流，但含能射流的內爆释能可以造成装甲爆裂毁伤，对轻型装甲车辆、舰船等的精密仪器、油箱、弹药具有比惰性射流更好的后效毁伤能力。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]W/ZrNiAlCu亚稳态合金复合材料破片对RHA靶的侵彻释能特性[J]. 张云峰,罗兴柏,刘国庆,施冬梅,张玉令,甄建伟. 爆炸与冲击. 2020(02)
[2]Zr基非晶合金燃烧热测试方法[J]. 尚春明,施冬梅,李文钊,石永相,徐雪涛. 兵器装备工程学报. 2019(08)
[3]新型亚稳态合金材料冲击释能特性[J]. 张云峰,刘国庆,李晨,施冬梅,张玉令,甄建伟. 含能材料. 2019(08)
[4]动态压缩下Zr基非晶合金失效释能机理[J]. 张云峰,罗兴柏,施冬梅,张玉令,刘国庆,甄建伟. 爆炸与冲击. 2019(06)
[5]Zr基非晶合金材料的冲击释能特性[J]. 陈曦,杜成鑫,程春,潘念侨. 兵器材料科学与工程. 2018(06)
[6]钨丝/锆基非晶复合材料研究进展[J]. 杜成鑫,杜忠华,高光发,徐立志,程春,王晓东. 材料导报. 2018(13)
[7]Al-Ni-W活性材料动态力学行为及其释能特性[J]. 陈元建,陈进,王军,曾羽,袁宝慧,梁争峰,李鑫. 兵器材料科学与工程. 2018(04)
[8]活性药型罩聚能装药作用混凝土靶毁伤效应[J]. 张雪朋,肖建光,余庆波,郑元枫,王海福. 北京理工大学学报. 2016(12)
[9]分段结构的钨丝/锆基非晶复合材料弹芯穿甲实验研究[J]. 杜忠华,杜成鑫,朱正旺,夏龙祥. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[10]钨丝/锆基非晶复合材料长杆体弹芯穿甲实验研究[J]. 杜忠华,杜成鑫,朱正旺,夏龙祥. 稀有金属材料与工程. 2016(05)
硕士论文
[1]PTFE/Al含能反应材料反应热测试及能量输出特性研究[D]. 伍雨.国防科学技术大学 2015
[2]块状Zr基非晶合金弹性性能超声无损评价[D]. 宋舒婷.大连理工大学 2011
本文编号：3103438
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3103438.html
