CN1710139A - 钨丝增强铜基合金复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钨丝增强基合金复合材料及其制备方法，属金属纤维增强合金复合材料技术领域。本发明复合材料的组成及含量(体积百分)为：钨丝：70～85％；铜基合金：15～30％；其中上述的铜合金的组成及含量(质量百分比)为：Cu：56～63％；Zu：35～40％；Sn：1～1.5％；Fe：0.5～1.5％；Si、Ni活性剂另加微量0.05％。其制备方法是：(1)铜基合金的制备：根据上述铜基合金组成配方配料，将配合料放于感应炉内进行熔炼，形成母合金；(2)复合材料的制备：将高强度钨丝截割成所需长度，按上述规定体积百分比，将钨丝置于所需直径的不锈钢管或石英管中，随后采用真空吸铸法或压力浸渍法将铜合金熔液压入管内，经自然冷却，即制得钨丝增强基合金复合材料。

Description

钨丝增强铜基合金复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种钨丝增强铜基合金复合材料及其制备方法，属金属纤维增强合金复合材料技术领域。

背景技术

目前在军事实战中使用的穿甲武器，其战斗部材料主要为重钨合金或贫铀。贫铀弹由于具有自变尖作用，其穿透性能要高于钨弹，但贫铀弹具有严重的污染，使用后会造成对人体及生态环境的严重损害。根据穿甲原理，在中常弹速范围的动能弹体的撞击效果主要取决于弹体材料的强度、刚度和密度。为了提高穿甲武器的穿透性能又要减少污染，目前有关科研人员正在研究的穿甲武器的战斗部材料采用以钨丝增强的锆基大块金属玻璃，其主要原因在于锆基大块金属玻璃具有较低的熔点，约700℃，适合于采用液态金属压力浸渗法或真空吸铸法把大块金属玻璃和钨丝复合制成性能更好的块体金属玻璃基复合材料，达到高强度的目的。经测试，用钨丝增强的锆基大块金属玻璃复合材料制成的穿甲弹战斗部，其穿透性能比钨弹提高约10～15％，与贫铀弹相当。但是在研究过程中发现，由于该材料基体中的部分元素易与钨丝反应，从而损伤了钨丝的强度；另外，该材料成本较高，且制造工艺条件苛刻，生产上还具有一定的难度。为此，需另找一种充分利用冷拔钨丝高强度的金属基复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种钨丝增强铜基金合复合材料，以及该复合材料的制备方法。

本发明一种钨丝增强铜基金合复合材料，其特征是该复合材料的组成及含量(体积百分比)为：

钨丝：70～85％；铜基合金：15～30％：

其中，上述铜基合金的组成及含量(质量百分比)为：

Cu：56～63％；Zu：35～40％；Sn：1～1.5％；Fe：0.5～1.0％；Mu：0.5～1.0％；Si、Ni活性剂  外加微量0.05％。

具有上述组成配比的复合材料的制备方法，其特征是具有以下的工艺过程和步骤：

a.铜基合金的制备：根据上述铜基合金的成分重量配比进行配料，将该配合料放于感应炉内进行熔炼，至所有成分全部熔化，并形成成分均匀的母合金；

b.复合材料的制备：将高强度的钨丝截割成所需长度，根据上述复合材料的体积百分比，将钨丝置于所需直径的不锈钢管或石英管中；将铜基合金加热到890℃，使其全部熔化，随后采用常规的真空吸铸法或压力浸渍法将铜合金熔液压入管内的钨丝中，然后将其自然冷却，即可制得钨丝增强铜基合金复合材料。

本发明的复合材料，采用钨丝作为增强材料，由于钨丝在冷加工过程中能获得很高的强度，如普通φ0.3毫米的钨丝经特殊加工后其σ_b≈2800-3000MPa，而目前最好的重钨合金其σ_b≈1600MPa，因此可充分利用钨丝的高强度，制备性能更好的特殊材料。

本发明在金属铜中添加多种微量合金元素，可使钨丝与铜合金具有良好的浸润性，另外由于铜合金的熔点较低，约为830℃，因此具有较好的流动性。

本发明的特点是，复合材料中的铜基合金与钨丝有着良好的浸润性，并且其间不会发生化学反应，因此对钨丝本身强度不会造成损伤。

本发明方法工艺简单，制造成本低，无环境污染。可根据需要采用不同直径的钨丝与铜基合金复合，制得不同直径的高强度钨丝增强铜基合金复合材料，以用于各种不同的目的。

具体实施方式

现将本发明的实施例叙述于后：

实施例1：本实施例中的钨丝增强铜基合金材料采用的组成及体积百分含量为：

钨丝：80％；铜基合金：20％；其中，铜基合金的组成及含量(质量百分比)为：

Cu：60％；Zu：37％；Sn：1.5％；Fe：1％；Mu：0.5％；Si、Ni活性剂  外加微量0.05％。

上述复合材料的制备方法，其工艺过程和步骤如下：

1.铜基合金的制备：根据上述铜基合金的成分重量配比进行配料，将该配合料放于感应炉内进行熔炼，至所有成分全部熔化，并形成成分均匀的母合金；

2.复合材料的制备：将高强度直径为0.3毫米的钨丝截割成所需长度，按体积百分比含量取80％的量，将钨丝置于所需直径为100毫米的不锈钢管或石英管中；将占体积百分比20％量的铜基合金加热到890℃，使其熔化，随后采用常规使用的真空吸铸法或压力浸渍法将母合金熔液压入管内的钨丝中，然后将其自然冷却，即可制得钨丝增强铜基合金复合材料。

经测试，本实施例所制得的复合材料，其强度可达2500Mpa以上。

Claims (2)

1.一种钨丝增强基合金复合材料及其制备方法，其特征是该复合材料的组成及含量(体积百分)为：

钨丝：70～85％；铜基合金：15～30％；

其中，上述的铜合金的组成及含量(质量百分比)为：

Cu：56～63％；Zu：35～40％；Sn：1～1.5％；Fe：0.5～1.5％；Mu：0.5～1.0％；

Si、Ni活性剂  外加微量0.05％。

2.如权利要求1所述的一种钨丝增强铜基合金复合材料的制备方法，其特征是具有以下的工艺过程和步骤：

a.铜合金的制备：根据上述铜合金的组分重量配比进行配料，将该配合料放于感应炉内进行熔炼，至所有成分全部熔化，并形成成分均匀的母合金；

b.复合材料的制备：将高强度的钨丝截割成所需长度，根据上述复合材料的体积百分比，将钨丝置于所需直径的不锈钢管或石英管中；将铜基合金加热到890℃，使其全部熔化，随后采用常规的真空吸铸法或压力浸渍法将铜合金熔液压入管内的钨丝中，然后将其自然冷却，即可制得钨丝增强铜基合金复合材料。