CN110140442B - 一种复合WZr合金含能破片的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型复合WZr合金含能破片的制造工艺。WZr合金粉按照重量比W50～70％，Zr30～50％％，经混料，造粒、钢模压制、真空烧结成WZr合金所需一定尺寸的球或其它形状的块，烧结后经摇丸机或振动机进行表面涂复一层厚度为0.4～0.6mm的WNiFe合金粉，然后再进行真空烧结，获得表面复合WNiFe的复合WZr合金含能破片。WZr合金表面涂复WNiFe合金后，可有效的隔离高效炸药在起爆时的冲击力对WZr合金破片的起爆引燃，可使涂复的WZr合金破片顺利的到达目标，穿透靶板吸收能量后迅速引燃目标，从而解决了WZr合金破片在炸药起爆时，WZr合金破片同时燃烧而无法到达目标的难题。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种合金粉末通过涂覆成型工艺，具体指一种新型WZr合金破片表面喷涂WNiFe合金的制造工艺。
背景技术
WZr(钨锆)合金破片本身有二次穿燃的性能，但在早期破发中该破片在枪管内单发发射时可单独到达目标靶，穿透靶板吸收能量后可引燃目标，但破片与炸药装入弹内由于高能炸药的冲击力，在炸药起爆后破片被同时起燃无法被顺利散射出去。那么怎样才能使炸药起爆后WZr合金破片又不被燃烧，使WZr合金破片在炸药的威力下顺利散射出去呢？这是所要解决的问题。
现有WZr合金破片没有复合层(裸的WZr破片)在炸药起爆后吸收能量，由于炸药的起爆冲击力，破片不能到达靶标就已经燃烧。若在钨锆(WZr)破片表面涂一层与WZr破片界面结合牢固能够承载炸药起爆时冲击力的承载层，这样就可使起爆的WZr破片顺利到达靶标起燃。
发明内容
为了解决含能WZr破片在经受发射过载及炸药起爆时的冲击加载而不发生燃烧反应的问题，本发明提供一种新型的复合WZr合金含能破片的制造工艺，通过在WZr合金破片表面复合一层达到冶金结合的界面材料，形成一层金属保护层，从而能够承载炸药起爆时对破片表面的冲击力，并能有效的使复合后WZr破片在高速的撞击目标后穿透目标并引燃爆裂。
本发明目的是通过以下技术方案来实现的：一种新型复合WZr合金含能破片的制造工艺，包括在WZr合金破片表面涂覆一层0.3～0.6mm厚的WNiFe合金层的过程，以及在涂覆WNiFe合金层前对WZr合金裸破片进行一次烧结的过程，和在涂覆WNiFe合金层后对复合WZr合金破片进行二次烧结的过程。
其中，所述WZr合金裸破片的制作过程是：
(1)配料：W、Zr合金原料粉按重量百分比：W粉占50～70％、Zr粉占30～50％，称重置入混料机内混合；
(2)将步骤(1)获得的混合料中加入重量占1.5～2.5％的切片石蜡，所述切片石蜡溶于溶剂汽油中一同加入，加入切片石蜡后的混合料拌合后置入混胶机内，温度在45～80℃下烘干，溶剂汽油挥发后，粉料经80目筛网留筛下物；
(3)过筛后的掺蜡WZr合金粒置入烘箱内于60～80℃再烘干待用；
(4)对烘干后的掺蜡WZr合金粒通过压机压制成球状或块状物，成为所述WZr合金裸破片。
对所述WZr合金裸破片进行一次烧结的过程是：
将压制好的WZr合金破片装入莫来石舟或钼舟内，舟内填埋氧化铝粉，舟置入真空烧结炉内，温度控制过程为：室温→400℃→800℃，保温2小时→1200℃，保温2小时→1480～1520℃，保温30分钟，然后随炉冷却。
在WZr合金破片表面涂覆WNiFe合金层的过程是：
经过一次烧结的WZr合金破片置入摇丸机或振动机内，进行旋转或振动，同时由喷枪喷射均匀的雾状粘结剂至破片表面，然后筛入WNiFe合金粉末到破片表面被粘结，涂覆WNiFe粉末分几个循环进行，直至涂层厚度在0.3～0.6mm之间，出料置入烘箱内80℃±5℃烘干待用；所使用的雾状粘结剂的有效成份为甲基纤维素。
对复合WZr合金破片进行二次烧结的过程为：
涂覆后的WZr合金破片再次置入莫来石舟或钼舟内，舟内填埋氧化铝粉，置入真空烧结炉内进行二次烧结，温度控制1480～1520℃烧结，保温30分钟，然后随炉冷却出炉即可。
进一步讲，所述WZr合金破片的原材料，W粉应符合GB/T3458-2006标准，Zr粉粒度要求能过250目筛；所述WNiFe粉末组成及粒度为：W粉粒度3.8～4.2um；碳基镍粉和碳基铁粉，能过300目筛。
对烘干后的掺蜡WZr合金粒通过压机压制成球状或块状物，压制密度为理论密度的75％±0.1；压力3～3.5T/cm2。
一次烧结和二次烧结的真空度≥1.0×10-2乇。
所述甲基纤维素，为重量百分比为10～15％的水剂粘结剂，水为去离子水。
涂覆WNiFe粉末的几个循环过程中，再次涂覆WNiFe合金粉末层的时间应该是在上一次涂覆后，连续摇实或振动30分钟以上WZr合金破片，才能进行再次涂覆。
本发明通过在钨锆(WZr)合金表面涂复一层0.3～0.6mm厚的WNiFe合金，真空烧结后WNiFe合金层与基体WZr合金界面达到冶金结合，有效的阻止炸药起爆时对钨锆合金破片的冲击力，使钨锆(WZr)合金破片在未到达靶标前不被引燃。钨锆(WZr)合金破片可通过炸药的冲击力高还飞射到靶标上，穿透靶标后爆燃，达到二次伤杀作用。
该发明的工艺方法可完保证WNiFe涂层的牢固性，解决WZr合金破片在高能炸药的冲击力下保持完整的形状而不被引燃，能在炸药起爆后高速穿透目标吸收能量后再引燃目标。
附图说明
图1是本发明的一种工艺流程图。
图2是复合层与基体WZr破片复合时真空烧结的升温曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
本发明是用一种粉末冶金的方法，制造出一种能在高速冲击力的作用下，通过吸收能量后撞击穿透靶标后自身爆燃的WZr合金破片。该WZr合金破片是一种复合型破片，是在裸的WZr合金破片基体表面再涂覆一层足够能承载炸药起爆冲击力的粉末冶金复合层。该涂覆层是一种可靠的0.3～0.6mm厚度的WNiFe合金层，该涂覆层可有效的阻隔WZr合金破片在炸药起爆时产生自身燃烧，从而使WZr合金破片能够在炸药起爆后承载炸药的冲击力，并能在极高的速度下到达靶板，而过程中不产生燃烧，在击穿靶板后吸收能量才引燃目标。制造WZr复合合金破片的关键在于使用WNiFe合金粉末作为隔离层，采用涂覆工艺将其粘覆在烧结WZr裸片表面，然后进行二次真空烧结。
本发明着重介绍带有WNiFe合金层WZr合金破片的涂覆工艺，该工艺总体步骤如下：
配料→球磨→掺胶→造粒→烘干→压制→一次烧结→涂覆→二次烧结→检分→包装
(1)配料：W、Zr合金原料粉，按重量百分比组成：W粉50～70％、Zr粉30～50％，称重置入滚筒式的混料机内，按球料比1∶1混合球磨8～10小时后卸出待用。
进一步讲，WZr合金破片的原材料W粉应符合GB/T3458-2006标准，Zr粉粒度要求-250目。
(2)将步骤1的混合料加入重量占1.5～2.5％的切片石蜡(切片石蜡溶于溶剂汽油中)，加入切片石蜡的混合料手工拌合后置入混胶机内，温度控制在45～80℃，待烘干8小时后，溶剂汽油挥发，粉料可擦筛造粒即可，过80目筛，留筛下物。
此时混合料以切片石蜡为粘结剂掺胶，使用温度室温控制在30℃以下。置入混胶机内后，温度再控制在45～80℃烘干。
(3)过筛后的掺蜡WZr合金粒置入烘箱内于60～80℃烘干4小时待用。
(4)掺蜡的WZr合金粒通过自动压机进行压制成球或块的形状，生坯密度一般控制在理论密度的75％±0.1之间。压力3～3.5T/cm2。
(5)压制好的WZr合金破片生坯装入莫来石舟或钼舟内，舟内埋入氧化铝粉，置入真空烧结炉烧结，温度曲线如图2：室温→400℃→800℃，保温2小时→1200℃，保温2小时→1480～1520℃，保温30分钟后随炉冷却。
真空烧结WZr合金破片的真空度应≥1.0×10-2乇。
(6)出炉的WZr合金破片置入摇丸机或振动机内，以30～50转/分钟的转速或60～100次/分钟振动频率进行旋转或振动，同时由喷枪喷射均匀的雾状粘结剂至破片表面，然后筛入WNiFe合金粉末，摇动或振动的WZr合金破片就会在粘结剂的作用下涂覆一层WNiFe粉末，几个循环后涂层厚度控制在0.3～0.6mm之间(附着太厚不牢固)，出料置入烘箱内80℃±5℃烘干待用。
涂覆层使用的雾状粘结剂的成份为甲基纤维素，为重量百分比为10～15％的水剂粘结剂。用大于70℃的温水化开，甲基纤维素的含量在10～15％，其余为去离子水。
所述WNiFe粉末粒度组成为：W粉粒度3.8～4.2um，Ni粉(碳基镍粉)为-300目过筛留筛下物，Fe粉(碳基铁粉)为-300目过筛留筛下物。
再次涂覆WNiFe合金粉末层的时间应该是在上一次涂覆后，连续摇实或振动30分钟以上才能进行再次涂覆。
(7)涂覆后的WZr合金破片再次置入莫来石舟或钼舟内，舟内填埋氧化铝粉，置入真空烧结炉内进行二次烧结，温度控制在1480～1520℃烧结，保温30分钟即可随炉冷却后出炉。真空烧结WZr合金破片的真空度应≥1.0×10-2乇。
(8)烧结后的复合WZr合金破片球或其它形状的块，金相分析复合层界面达到冶金结合要求即合格。
Claims (5)
1.一种复合WZr合金含能破片的制造工艺，其特征在于：包括在WZr合金裸破片表面涂覆一层0.3～0.6mm厚的WNiFe合金层的过程，以及在涂覆WNiFe合金层前对WZr合金裸破片进行一次烧结的过程，和在涂覆WNiFe合金层后对复合WZr合金破片进行二次烧结的过程；
所述WZr合金裸破片的制作过程是：
(1)配料：W、Zr合金原料粉按重量百分比：W粉占50～70％、Zr粉占30～50％，称重置入混料机内球磨；
(2)将球磨获得的混合料中加入重量占1.5～2.5％的切片石蜡，所述切片石蜡溶于溶剂汽油中一同加入，加入切片石蜡后的混合料拌合后置入混胶机内，温度在45～80℃下烘干，溶剂汽油挥发后，粉料经80目筛网留筛下物；
(3)过筛后的掺蜡WZr合金粒置入烘箱内于60～80℃再烘干待用；
(4)对烘干后的掺蜡WZr合金粒通过压机压制成球状或块状物，成为所述WZr合金裸破片；
对所述WZr合金裸破片进行一次烧结的过程是：
将压制好的WZr合金裸破片装入莫来石舟或钼舟内，舟内填埋氧化铝粉，舟置入真空烧结炉内，温度控制过程为：室温→400℃→800℃，保温2小时→1200℃，保温2小时→1480～1520℃，保温30分钟，然后随炉冷却；
在WZr合金裸破片表面涂覆WNiFe合金层的过程为：
经过一次烧结的WZr合金裸破片置入摇丸机或振动机内，进行旋转或振动，同时由喷枪喷射均匀的雾状粘结剂至破片表面，然后筛入WNiFe合金粉末到破片表面被粘结，涂覆WNiFe粉末分几个循环进行，直至涂层厚度在0.3～0.6mm之间，出料置入烘箱内80℃±5℃烘干待用；
所使用的雾状粘结剂的有效成份为甲基纤维素；
对复合WZr合金破片进行二次烧结的过程为：
涂覆后的WZr合金破片再次置入莫来石舟或钼舟内，舟内填埋氧化铝粉，置入真空烧结炉内进行二次烧结，温度控制1480～1520℃烧结，保温30分钟，然后随炉冷却出炉即可。
2.根据权利要求1所述的复合WZr合金含能破片的制造工艺，其特征在于：对烘干后的掺蜡WZr合金粒通过压机压制成球状或块状物，压制密度为理论密度的75％±0.1；压力3～3.5T/cm2。
3.根据权利要求1所述的复合WZr合金含能破片的制造工艺，其特征在于：一次烧结和二次烧结的真空度≥1.0×10-2乇。
4.根据权利要求1所述的复合WZr合金含能破片的制造工艺，其特征在于：所述雾状粘结剂中甲基纤维素的重量百分含量为10～15％，其余为去离子水。
5.根据权利要求1所述的复合WZr合金含能破片的制造工艺，其特征在于：涂覆WNiFe粉末的几个循环过程中，再次涂覆WNiFe合金粉末层的时间应该是在上一次涂覆后，连续摇实或振动30分钟以上WZr合金破片，才能进行再次涂覆。
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