藥型罩細晶材料的低溫制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及金屬塑性成形技術，具體地說是一種應用較廣泛的銅、儀、鐵、侶等藥 型罩材料制備技術領域，尤其設及藥型罩細晶材料的低溫制備方法。
【背景技術】
[0002] 典型的聚能裝藥射流具有較高的頭部速度和低的尾部速度，運種速度梯度使射流 在相當大的炸高條件下拉得很長。射流的侵徹能力是與連續(xù)射流長度成正比，但是由于射 流最終在軸向斷裂成一段段的顆粒而限制了連續(xù)射流的長度。一旦射流斷裂成顆粒狀，其 侵徹能力便會下降。國內外研究機構對藥形罩內部組織、制造工藝和破甲性能之間的關系 作了大量而深入的研究，研究表明，藥形罩產品的晶粒尺寸、晶粒取向和其它內在性能參數 對侵徹能力影響尤為關鍵。針對雙錐形、單錐形、卿趴形等結構的藥型罩，其傳統(tǒng)的成形工 藝分兩步進行:先鍛壓實體錐、然后反擠壓內形。運種成形工藝沿藥型罩母線方向每道次的 變形量不一致，從而導致不同部位變形儲能差異大，并且成形后藥型罩溫度顯著升高，進而 導致再結晶熱處理后晶粒分布不均。如銅藥型罩靠近錐體底部的晶粒尺寸為10~20μπι，而 靠近錐體頂部的晶粒尺寸為30~50WI1。
[0003] 針對變形不均勻、溫度參數等對藥型罩晶粒組織、織構的影響，國外研究機構開展 了大量試驗研究，并取得了實質性突破，如美國勞倫斯?利弗莫爾國家實驗室對傳統(tǒng)的反 擠壓鍛造成形工藝進行改進，將傳統(tǒng)的2步工藝改進為在液氮溫度下7步成形工藝，使銅藥 型罩的晶粒尺寸更加細小均勻。該工藝針對一個尺寸為Φ 38.1mm X 101.6mm的銅巧，在77Κ 溫度下，采用平頭沖模3步鍛造成實體錐體，并保持樣品溫度不變;實體錐在77K溫度時，再 經過4步獨立的反擠壓過程制備得到Φ 81mm藥型罩巧體，應變超過2.0的塑性變形后，晶粒 尺寸達到2~扣m。靜破甲試驗表明，直徑為81mm銅藥型罩在20倍口徑炸高條件下，當晶粒尺 寸從120μπι減小至化μπι時，對RHA祀的穿深可W從80mm提高到150mm。
[0004] 采用新工藝技術制造的藥型罩材料晶粒尺寸細小、均勻，能夠提高射流的侵徹能 力，但運些技術還存在W下不足:一是工序冗長，工藝參數一致性控制困難;二是適宜超低 溫環(huán)境下成形用的潤滑劑少，價格昂貴;Ξ是超低溫環(huán)境下對成形模具、設備、潤滑劑的質 量要求苛刻；四是超低溫環(huán)境下成形高質量藥型罩構件，效率低、費用高。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明需要解決的技術問題是:針對現有技術缺點，本發(fā)明提供一種用于制造組 織均勻、性能一致性好的藥型罩材料低溫制備方法。
[0006] 為解決上述技術問題:本發(fā)明提出藥型罩細晶材料的低溫制備方法，包括如下步 驟：
[0007] 步驟一、制備巧料；
[000引步驟二、對制備的巧料進行均勻化退火處理；
[0009]步驟Ξ、將步驟二所得的巧料放入靜液復合擠壓模具模腔內，進行靜液復合擠壓 處理；
[0010] 步驟四、再結晶退火處理。
[0011] 優(yōu)選的是，所述步驟二中均勻化退火處理是將巧料在400~650°C條件下保溫退火 1~化，再隨爐冷卻到室溫。運樣即可獲得均勻的組織，并降低材料的加工硬度，提高材料的 變形塑性。
[0012] 上述任一實施方案中優(yōu)選的是，所述步驟Ξ靜液復合擠壓處理中壓力介質是液 氮、或者液氧、或者液氨、或者甲燒。
[0013] 上述任一實施方案中優(yōu)選的是，所述步驟Ξ靜液復合擠壓處理中擠壓過程中壓力 介質溫度在-196Γ~0°C之間，運樣減輕變形熱導致的回復，擠壓后巧料中的變形儲能處于 最大值。
[0014] 上述任一實施方案中優(yōu)選的是，所述步驟Ξ靜液復合擠壓處理中變形量控制在50 ~85%之間。根據不同種類藥型罩材料的變形極限，W及擠壓設備的成形能力，設計不同的 變形量。
[0015] 上述任一實施方案中優(yōu)選的是，所述步驟Ξ靜液復合擠壓處理中變形速率為3~ 15mm/s。巧料放入靜液復合擠壓模具模腔內，通過擠壓凸模施壓，通過壓力介質傳遞應力和 變形速率為3~15mm/s的作用下，經過靜液復合擠壓減徑變形，根據不同材料的變形極限， 變形量控制在50~85%之間，靜液復合擠壓的壓力介質溫度在-196°C~0°C之間，使擠壓巧 料處于較低的溫度狀態(tài)下，從而獲得所需形狀、尺寸、組織性能的藥型罩材料。
[0016] 上述任一實施方案中優(yōu)選的是，所述步驟四中再結晶退火處理是，將靜液復合擠 壓處理后的巧料放入真空熱處理爐中，在150~350°C條件下保溫30~60min。通過再結晶退 火處理進行晶界優(yōu)化，W及位錯的滑移、攀移，使局部點陣和晶界面取向變動，促使退火過 程中動態(tài)再結晶和李晶的形成，降低加工硬化效應，并得到具有均勻細小退火再結晶組織 結構的藥型罩材料。
[0017] 上述任一實施方案中優(yōu)選的是，所述步驟一制備巧料，根據設備能力與藥型罩形 狀結構，計算得出藥型罩制造所需原始巧料的體積。
[0018] 上述任一實施方案中優(yōu)選的是，所述步驟一制備巧料，依據塑性加工成形理論與 近均勻塑性變形原理，W及數值模擬仿真分析結果，選取巧料直徑。
[0019] 上述任一實施方案中優(yōu)選的是，所述藥型罩材料是銅、儀、鐵、侶，或者合金。
[0020] 本發(fā)明技術有益效果如下：
[0021] 本發(fā)明采用靜液復合擠壓變形工藝，使擠壓變形后巧料中變形儲能處于最大值， 并結合再結晶退火熱處理，促使動態(tài)再結晶、李晶的形成，獲得均勻、細小等軸晶組織結構， 為高性能均勻細晶藥型罩的研制提供了一種新的制備方法。本發(fā)明克服了常規(guī)制備方法獲 得藥型罩巧料晶粒組織分布不均、各向異性等技術難題，同時還具有生產效率高、工藝穩(wěn)定 性好、易于實現工業(yè)化生產等優(yōu)點，具體表現如下：
[0022] (1)擠壓變形力小。靜液復合擠壓過程中巧料側面無普通擠壓時存在的摩擦力，所 W變形均勻，可提高擠壓變形量所需的擠壓力也比普通擠壓時小。
[0023] (2)擠壓巧料溫升小。靜液復合擠壓過程中壓力介質溫度一般處于-196Γ，通過靜 液復合擠壓后，巧料的溫度完全處于零度W下，避免溫升導致的變形儲能降低，W及發(fā)生部 分回復與再結晶，導致儲能分布不均。
[0024] (3)組織均勻細小。靜液復合擠壓過程中巧料側面無普通擠壓時存在的摩擦力，變 形均勻，從而變形儲能分布均勻，通過再結晶退火熱處理，不同部位的形核率、長大速率基 本一致，從而使巧料的組織均勻化、細小。
【附圖說明】
[0025] 圖1是實施例1中紫銅棒材巧料經過均勻化退火處理后在金相顯微鏡放大100倍后 晶粒組織圖。
[0026] 圖2為靜液復合擠壓裝置示意圖。
[0027] 圖3是實施例1中紫銅棒材巧料靜液復合擠壓變形后在金相顯微鏡放大100倍后晶 粒組織圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述，有必要在此指出的是，W下具體實施 方式只用于對本發(fā)明進行進一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的 技術人員可W根據上述
【發(fā)明內容】
對本發(fā)明作出一些非本質的改進和調整。
[00巧]實施例1
[0030] W典型雙錐銅藥型罩為例，藥型罩口徑尺寸為Φ 88mm、高度84mm、內錐深度82mm、 壁厚為變壁厚5mm。
[0031] (1)巧料的制備:依據塑性加工成形理論與近均勻塑性變形原理，結構設計時考慮 藥型罩外表面留一定的加工余量，并在藥型罩錐頂設計有Φ 25mm的成形工藝凸臺；采用UG、 DEFORM軟件對成形過程進行模擬分析與優(yōu)化，并計算出巧料的體積，選取Φ 60mm的擠制T2 銅棒為原材料，下料并車削外表面制成直徑58mm、長度80mm的巧料;該T2銅棒材的雜質元素 含量如表1所示：
[0032] 表1 T2紫銅棒材的雜質元素含量