CN113532204A - 穿甲弹头 - Google Patents
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Abstract
本发明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，外壳由非晶合金制成。穿甲弹头为由钨或钨合金制成的弹芯和非晶合金的外壳一体复合而成，且顶锥为非晶材料制成。由于非晶合金材料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，因而本发明的穿甲弹头可大大提高攻击效果；同时采用钨或钨合金而非铅、贫铀合金等材料，可避免残留放射性等可怕的后遗症以及对生态环境的影响。非晶材料的使用可使得穿甲弹头实现较大的飞行速度，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。
Description
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。
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。
发明内容
本发明旨在提供一种新的穿甲弹头，其既具有较高的攻击效果，又生态环保。
为实现上述目的，本发明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，所述外壳由非晶合金制成。
较佳的，所述钨合金为钨钼合金、钨铌合金或钨镍合金。所述非晶合金为钨基非晶合金、锆基非晶合金、镍基非晶合金、铜基非晶合金、钴基非晶合金、钛基非晶合金和铁基非晶合金中的一种。
较佳的，所述弹芯为圆柱体结构且母线与所述顶锥的中心线重合，或，所述弹芯为棱柱、锥台、棱锥或圆锥结构，且中心线与所述顶锥的中心线重合。
较佳的，所述弹芯为不规则结构，且沿垂直于所述顶锥的中心线的截面的形状呈连续变化或不连续变化。
较佳的，所述弹芯包括基体和连接于所述基体的突出部，所述突出部位于所述基体面向所述顶锥的一侧，所述基体被位于所述平台的所述外壳包裹，部分所述突出部被位于所述顶锥的所述外壳包裹。或为另一种方式，所述弹芯包括基体和连接于所述基体的突出部，所述突出部位于所述基体远离所述顶锥的一侧，所述突出部被位于所述平台的所述外壳包裹，部分所述基体被位于所述顶锥的所述外壳包裹。将弹芯分为基体和突出部两部分，且基体和突出部沿顶锥的中心线方向呈轴向排列，可以使弹芯和外壳更有效的结合在一起，增加一体化弹头攻击的整体效果，提高一体化弹头的飞行稳定性。此两种结构弹芯全部为外壳所包裹，即钨芯全部被包裹于非晶合金之中，一体化穿甲弹头的表面平整度最高，穿甲弹头的飞行速度可以实现最大化。
较佳的，所述弹芯包括基体和连接于所述基体的突出部，至少部分所述突出部或所述基体伸出外壳。因部分弹芯露出于非晶合金的外壳之外，一体化弹头的飞行平稳度可以有效提高。
较佳的，以平行于所述顶锥的中心线方向为长度方向，所述基体的长度为a，所述突出部的长度为b，a和b满足0.01<a/(a+b)<0.99。更较佳的，所述突出部为多个并围绕所述顶锥的中心线呈均匀分布，且b≤a，多个突出部的设置可使得弹芯和外壳结合得更紧密。所述基体为圆柱体、棱柱或锥台结构，所述突出部为圆柱、棱柱、棱锥或圆锥结构。
较佳的，所述基体和/或所述突出部的外表面设有供所述外壳嵌入的凹槽。凹槽于平行于顶锥中心线方向的截面的形状可为V字形、弧形、方形、梯形等凹槽的数目可为一个或多个。增加凹槽可以使钨芯弹芯与非晶合金外壳更有效的结合在一起，增加一体化弹头攻击的整体效果，提高一体化弹头的飞行稳定性。
本发明的穿甲弹头为由钨或钨合金制成的弹芯和非晶合金的外壳一体复合而成，且顶锥为非晶材料制成。由于大块非晶合金材料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，因而本发明的穿甲弹头可大大提高攻击效果；同时采用钨或钨合金而非铅、贫铀合金等材料，可避免残留放射性等可怕的后遗症以及对生态环境的影响。非晶材料的使用可使得穿甲弹头实现较大的飞行速度，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。
附图说明
图1为本发明第一种形式的穿甲弹头的截面示意图。
图2为本发明第二种形式的穿甲弹头的截面示意图。
图3为本发明第三种形式的穿甲弹头中的弹芯的截面示意图。
图4为本发明第三种形式的穿甲弹头中的弹芯的右侧示意图。
图5为本发明第三种形式的穿甲弹头的截面示意图。
图6为本发明第四种形式的穿甲弹头中的弹芯的右侧示意图。
图7为本发明第五种形式的穿甲弹头中的弹芯的右侧示意图。
图8为本发明第六种形式的穿甲弹头中的弹芯的右侧示意图。
图9为本发明第七种形式的穿甲弹头中的弹芯的截面示意图。
图10为本发明第七种形式的穿甲弹头的截面示意图。
图11为本发明第八种形式的穿甲弹头中的弹芯的截面示意图。
图12为本发明第八种形式的穿甲弹头的截面示意图。
图13为本发明第九种形式的穿甲弹头的截面示意图。
图14为本发明第十种形式的穿甲弹头的截面示意图。
图15为本发明第十一种形式的穿甲弹头的截面示意图。
图16为本发明第十二种形式的穿甲弹头的截面示意图。
图17为本发明第十三种形式的穿甲弹头的截面示意图。
图18为本发明第十四种形式的穿甲弹头的截面示意图。
具体实施方式
本发明的穿甲弹头，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，外壳由非晶合金制成。外壳至少包裹部分弹芯意味着外壳可以仅包裹部分弹芯，也可以将弹芯整体进行包裹。穿甲弹头为由钨或钨合金制成的弹芯和非晶合金的外壳一体复合而成，且顶锥为非晶材料制成。由于大块非晶合金材料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，可大大提高攻击效果；同时采用钨或钨合金而非铅、贫铀合金等材料，可避免残留放射性等可怕的后遗症以及对生态环境的影响。非晶材料的使用可使得穿甲弹头实现较大的飞行速度，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。
本发明中，钨合金可为钨钼合金、钨铌合金或钨镍合金。钨合金可以由MIM、PIM、数控加工、熔模铸造、砂型铸造、锻造等方式获得。弹芯可通过化学方式(如PVD、CVD)或物理方式(如喷砂、拉丝)进行表面处理。非晶合金可为钨基非晶合金、锆基非晶合金、镍基非晶合金、铜基非晶合金、钴基非晶合金、钛基非晶合金和铁基非晶合金中的一种。该钨芯可被放置于模具中，将非晶合金c加热为液体状通过浇铸、压铸、吸铸等方式包裹钨芯获得一体化弹头。
其中，钨或钨合金制成的弹芯和非晶合金的外壳一体化可通过下述方式进行：
(1)将钨芯放置于模具中，将非晶合金加热至过冷液相区通过浇铸、压铸、吸铸等方式包裹钨芯获得一体化弹头。
(2)将钨芯放置于模具中，将非晶合金粉末通过压制成型等方式包裹钨芯获得一体化弹头。
(3)将非晶合金通过磁控溅射、激光溅射等方式沉积于钨芯表面获得一体化弹头。
弹芯和外壳一体化后，其表面可通过化学方式(如钝化、微弧氧化、阳极氧化、PVD、CVD)或物理方式(如抛光、喷砂、拉丝)进行表面处理。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
如图1～18所示，穿甲弹头100的外形为由圆锥或棱锥的顶锥31和连接于顶锥31下部的平台33构成，包括弹芯10和与弹芯10呈一体化的外壳30，外壳30至少包裹部分弹芯10，顶锥31由外壳30形成，意味着穿甲弹头100于顶锥31处的轮廓由外壳30构成。当顶锥31为圆锥时，平台33为与圆锥同直径的圆柱体，当顶锥31为棱锥时，平台33为棱柱结构，且平台33的上表面与顶锥31的底面同尺寸。且沿顶锥31的中心线方向，平台33的尺寸大于顶锥31的尺寸。
作为其中一种方式，如图1所示，弹芯10可为圆柱体或四棱柱结构，圆柱体的母线与顶锥31的中心线重合。当然，弹芯10也可为如图2所示的棱锥或圆锥结构，且中心线与顶锥31的中心线重合。当然，除了附图1和2中的弹芯结构，弹芯10也可为其他棱柱结构，或者为不规则结构，且沿垂直于顶锥31的中心线的截面的形状呈连续变化或不连续变化，即弹芯10可为截面形状连续变化的具有一定轴向方向的形状，也可为截面不连续变化的具有一定轴向方向的形状。
作为另一种方式，如图3～18所示，弹芯10包括基体13和连接于基体13的突出部11。进一步的，如图3、图5、图9～10、图16～18所示，突出部11位于基体13面向顶锥31的一侧，基体13被位于平台33的外壳30包裹，部分突出部11被位于顶锥31的外壳10包裹。突出部11介于基体13和顶锥31之间，弹芯10全部为外壳30所包裹，即钨芯全部被包裹于非晶合金之中，一体化穿甲弹头100的表面平整度最高，穿甲弹头的飞行速度可以实现最大化。作为一种变换方式，如图11～13所示，突出部11位于基体13远离顶锥31的一侧，突出部11被位于平台33的外壳30包裹，部分基体13被位于顶锥31的外壳30包裹，因而基体13介于突出部11和顶锥31之间，弹芯10全部为外壳30所包裹。作为另一种变换方式，弹芯10包括基体13和连接于基体13的突出部11，至少部分突出部11或基体13伸出外壳30。如图14所示，外壳30仅位于穿甲弹头100的顶锥31部分，外壳30仅包裹突出部11，而基体13完全裸露于外。也可如图15所示，基体13介于突出部11和顶锥31之间，基体13完全被外壳30包裹，突出部11部分被外壳30包裹，而另一部分裸露于外壳30的外部。这两种结构由于部分弹芯10露出于非晶合金的外壳30之外，一体化穿甲弹头100的飞行平稳度可以有效提高。部分突出部11或基体13伸出外壳30的情形不仅限于图14和图15的结构，如部分突出部11从顶锥31中伸出也是可以的，当然，此时伸出外壳30的突出部11是少量的，其应当不影响穿甲弹头100的整体外形结构。部分突出部11或基体13伸出外壳30的结构可以适用于一些特定的打击环境中。
其中，以平行于顶锥31的中心线方向为长度方向，基体13的长度为a，突出部11的长度为b，a和b满足0.01<a/(a+b)<0.99关系式时，穿甲弹头100的攻击性能较佳。更较佳的，突出部11可为多个并围绕顶锥31的中心线呈均匀分布，如图4和图6所示为4个，图7为3个，图8为5个，多个突出部11的设置可使得弹芯10和外壳30结合得更紧密。突出部11可为圆柱、棱柱、棱锥或圆锥结构，具体的，如图4所示为棱柱结构，图6～8为圆柱体结构。基体13可为圆柱体、棱柱或锥台结构，具体的，如图6所示为圆柱体结构，图4和图8所示为四棱柱，图7为三棱柱，图9～12所示为锥台结构。当然，本发明的弹芯10也可为其他结构，其他结构的基体13和突出部11的组合，不局限于附图中所示的结构。
进一步说明的是，为了使钨芯弹芯10与非晶合金外壳30更有效的结合在一起，增加一体化穿甲弹头100攻击的整体效果，提高一体化穿甲弹头100的飞行稳定性，如图16～18所示，可于基体13和/或突出部11的外表面设有供外壳30嵌入的凹槽50。凹槽50可沿平行于顶锥31的中心线的方向设于基体13和/或突出部11的外表面，如图17和图18所示的结构，也可沿垂直于顶锥31的中心线的方向设于基体13和/或突出部11的外表面，如图16所示的结构。凹槽50于平行于顶锥31中心线方向的截面的形状可为V字形、弧形、方形、梯形等，且凹槽50的数目可为一个或多个。
为了进一步说明本发明的穿甲弹头的攻击效果，下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案，本发明的实施例所涉及的原料均可通过市售而获得。
实施例1
采用如图3～5所示结构的穿甲弹头，穿甲弹头100的外形为由圆锥的顶锥31和连接于顶锥31下部的平台33构成，平台33为与圆锥同直径的圆柱体，包括弹芯10和与弹芯10呈一体化的外壳30，外壳30包裹全部的弹芯10。弹芯10包括基体13和连接于基体13的突出部11，基体13被位于平台33的外壳30包裹，部分突出部11被位于顶锥31的外壳10包裹，突出部11介于基体13和顶锥31之间，4个突出部11围绕顶锥31的中心线均匀分布，突出部11和基体13为皆为长方体结构，且a/(a+b)为0.5。
其中，弹芯10采用钨材料制成并通过喷砂处理，外壳30采用钨基非晶合金制成。将钨基非晶合金通过磁控溅射沉积于钨芯表面获得一体化穿甲弹头，穿甲弹头通过微弧氧化进行表面处理。
实施例2
采用如实施例1相同结构的穿甲弹头，其中，弹芯10采用熔模铸造而得的钨钼合金制成并通过喷砂处理，外壳30采用锆基非晶合金制成。将锆基非晶合金通过磁控溅射沉积于钨芯表面获得一体化穿甲弹头，穿甲弹头通过微弧氧化进行表面处理。
对比例1
采用如实施例1相同结构的穿甲弹头，其中，弹芯10采用铅材料制成并通过喷砂处理，外壳30采用铜材料制成。将铜材料通过磁控溅射沉积于铅芯表面获得一体化穿甲弹头，穿甲弹头通过微弧氧化进行表面处理。
将实施例1～2和对比例1的穿甲弹头装入相同的穿甲弹中进行穿甲测试，其结果显示，实施例1和2相对于对比例1而言，射击的靶板厚度更厚，角度更大，距离更远。这是由于弹芯由钨或钨合金制成，外壳由非晶合金制成时所得的穿甲弹头中的大块非晶合金材料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，因而穿甲弹头可大大提高攻击效果。
应当指出，以上具体实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本发明所附权利要求限定的范围。
Claims (10)
1.一种穿甲弹头，其特征在于，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，所述外壳由非晶合金制成。
2.根据权利要求1所述的穿甲弹头，其特征在于，所述钨合金为钨钼合金、钨铌合金或钨镍合金。
3.根据权利要求1所述的穿甲弹头，其特征在于，所述非晶合金为钨基非晶合金、锆基非晶合金、镍基非晶合金、铜基非晶合金、钴基非晶合金、钛基非晶合金和铁基非晶合金中的一种。
4.根据权利要求1所述的穿甲弹头，其特征在于，所述弹芯为圆柱体结构且母线与所述顶锥的中心线重合，或，所述弹芯为棱柱、锥台、棱锥或圆锥结构，且中心线与所述顶锥的中心线重合。
5.根据权利要求1所述的穿甲弹头，其特征在于，所述弹芯包括基体和连接于所述基体的突出部，所述突出部位于所述基体面向所述顶锥的一侧，所述基体被位于所述平台的所述外壳包裹，部分所述突出部被位于所述顶锥的所述外壳包裹。
6.根据权利要求1所述的穿甲弹头，其特征在于，所述弹芯包括基体和连接于所述基体的突出部，所述突出部位于所述基体远离所述顶锥的一侧，所述突出部被位于所述平台的所述外壳包裹，部分所述基体被位于所述顶锥的所述外壳包裹。
7.根据权利要求1所述的穿甲弹头，其特征在于，所述弹芯包括基体和连接于所述基体的突出部，至少部分所述突出部或所述基体伸出外壳。
8.根据权利要求5～7任一所述的穿甲弹头，其特征在于，以平行于所述顶锥的中心线方向为长度方向，所述基体的长度为a，所述突出部的长度为b，a和b满足0.01<a/(a+b)<0.99。
9.根据权利要求5～7任一所述的穿甲弹头，其特征在于，所述基体为圆柱体、棱柱或锥台结构，所述突出部为圆柱、棱柱、棱锥或圆锥结构。
10.根据权利要求5～7任一所述的穿甲弹头，其特征在于，所述基体和/或所述突出部的外表面设有供所述外壳嵌入的凹槽。
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