本發(fā)明涉及一種al基含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，具體涉及一類二元或多元反應組分含能金屬藥型罩的低溫近凈尺寸成型制備方法，屬于材料制備和增材制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

聚能藥型罩是對炸藥爆炸能量產(chǎn)生聚能效應的關(guān)鍵部件，在毀傷性武器和石油射孔彈上得到了廣泛應用。根據(jù)藥型罩結(jié)構(gòu)與裝藥的不同，可以產(chǎn)生三種類型的毀傷元：聚能射流、爆炸成型彈丸和桿式侵徹體。典型的錐形藥型罩在受到炸藥爆炸產(chǎn)生的高速、高壓爆轟波作用時，藥型罩上受到的高壓力使藥型罩材料以約10⁴/s～10⁷/s的高應變速率變形并發(fā)生壓潰效應，沿藥型罩軸線形成頭部速度6km/s～12km/s的高速射流，射流與目標作用時通過侵徹過程形成穿孔。

傳統(tǒng)聚能藥型罩材料選擇準則主要遵循高密度、高熔點、高強度和良好的延展性，以提高射流的連續(xù)性、射流頭部速度和射流的質(zhì)量，從而實現(xiàn)對目標的最大侵徹深度，純銅具有良好的塑性、較高的密度和良好的加工性能，成為最為常用的藥型罩材料，在實際中得到廣泛應用。但是在進行混凝土、巖土等硬質(zhì)目標的侵徹開孔應用時，除了要求獲得一定的侵徹深度外，還要求侵徹孔直徑進一步增大，同時破孔形狀規(guī)則，破孔后不形成杵體，而傳統(tǒng)的銅藥型罩存在開孔直徑較小、侵徹過程中容易形成杵堵、孔徑形狀不規(guī)則等不足。近年來，含能活性金屬藥型罩因其具有特殊的釋能特性，且不形成杵堵，能夠兼顧侵徹深度和侵徹孔徑，在軍事上和石油開孔彈方面具有廣泛的應用前景，獲得了極大的關(guān)注。

含能活性金屬藥型罩是將活性金屬(如al、mg、ti等)和在特定條件下能夠與之發(fā)生活性化學反應的其它金屬、非金屬成型為具有一定密度、強度和釋能特性的新型藥型罩。在炸藥爆炸形成的射流侵徹目標時，含能活性金屬藥型罩中的反應組分之間或材料與外界的氧化性氣氛間發(fā)生強烈的化學反應，同時釋放大量的能量(熱、光、爆炸波等)并形成最終產(chǎn)物，提高射流溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)大的侵徹孔徑和較高的侵徹深度，顯著提高侵徹通道的容積。

含能活性金屬藥型罩在沖擊載荷下的化學反應速率和能量釋放效率與材料中各活性組分的比例、分布形態(tài)密切相關(guān)，通常要求材料中的活性反應組分能實現(xiàn)充分混合，且各組分分布均勻，同時材料還應具備較高的強度，以獲得合理的結(jié)構(gòu)力學性能。目前含能活性金屬藥型罩加工制備方法以粉末成型為主，包括粉末壓制、粉末冶金以及粉體注塑成型等(cn103328764b，cn102182432a)。但是粉末壓制和粉體注塑成型時，各組分粉末在成型過程中由于受力容易滑移產(chǎn)生局部聚集，導致藥型罩中各活性組分的分布出現(xiàn)宏觀不均勻性，同時所成型的復雜形狀構(gòu)件存在較高的氣孔率，嚴重影響活性金屬材料的結(jié)構(gòu)力學性能。粉末冶金過程中為了獲得高的力學性能和較高的致密度，一般需要在成型過程中通過提高燒結(jié)溫度來實現(xiàn)，由于含能藥型罩的組分對溫度和氧均較為敏感，其反應溫度較低，燒結(jié)溫度超過反應溫度，容易出現(xiàn)各活性在加工階段的反應，難以在獲得高的強度和致密度的情況下兼?zhèn)浠瘜W組分含能特性的完整性。另外，以上傳統(tǒng)粉末成型工藝在制備大尺寸、薄壁形狀構(gòu)件方面存在成型難題，尤其是對于藥型罩這類復雜曲面的薄壁構(gòu)件，其成型制備問題嚴重制約著含能活性金屬藥型罩的研制和實際應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對傳統(tǒng)粉末成型方法在含能活性金屬藥型罩制備技術(shù)方面的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種al基含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，所述方法利用各反應組分的粉末材料，通過調(diào)控粉末粒度和配比，結(jié)合制備工藝參數(shù)的控制，采用冷噴涂技術(shù)實現(xiàn)含能活性金屬藥型罩的低溫近凈成型；所述方法能夠有效提高二元或多元反應組分含能活性金屬藥型罩的理論密度和結(jié)構(gòu)力學性能，獲得接近于材料理論密度的致密結(jié)構(gòu)，同時保證各反應組分分散均勻，有效避免各反應組分在制備過程中相互反應的問題，在聚能戰(zhàn)斗部和石油射孔彈用活性金屬藥型罩方面具有很好的應用潛力。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種al基含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，所述方法步驟為：

首先將al基活性粉末和能與之發(fā)生反應的金屬粉末進行混合，獲得混合均勻的活性金屬混合粉末；然后采用冷噴涂將活性金屬混合粉末沉積在仿形基體表面，在仿形基體表面獲得al基含能活性金屬涂層；最后通過機械加工方法去除仿形基體，獲得尺寸精確、形狀符合設(shè)計要求的al基含能活性金屬藥型罩。

其中，所述al基活性粉末為al或al合金粉末，所述金屬粉末為ni、ni合金、fe、fe合金、w和w合金中的一種以上，以所述活性金屬混合粉末總質(zhì)量為100％計，其中al或al合金的質(zhì)量分數(shù)為7％～60％，優(yōu)選al或al合金的質(zhì)量分數(shù)為40％；

所述al或al合金粉末粒徑為5μm～50μm，粉末形狀為球形或近球形；優(yōu)選al或al合金粉末粒度為10μm～45μm，形狀為球形。所述ni、ni合金、fe、fe合金、w和w合金粉末粒度為5μm～45μm，粉末形狀為近球形或不規(guī)則形狀；優(yōu)選ni粉為近球形，粒度為10μm～38μm；優(yōu)選fe粉為近球形，粒度為10μm～38μm；優(yōu)選w粉形狀為近球形，粒度為5μm～12μm。

優(yōu)選所述混合為機械混合。

所述仿形基體與所設(shè)計藥型罩的形狀相同，其外表面尺寸比所設(shè)計藥型罩內(nèi)表面尺寸小300μm～500μm，優(yōu)選小300μm；所述仿形基體的材料可采用al、鋼或cu，優(yōu)選為al；

所述仿形基體外表面的清理可采用化學純的丙酮試劑進行超聲清洗，以去除仿形件外表面的油污及污染物，清洗溫度為30℃，清洗時間不低于10min，超聲清洗后在105℃烘干30min；

所述藥型罩形狀為圓錐形、球缺形或雙錐形；

所述冷噴涂是通過將一定溫度和壓力的氣體利用拉法爾噴嘴進行加速形成高速氣體射流，將送入射流的活性金屬粉末加熱、加速后使活性金屬粉末高速撞擊基體表面，利用固態(tài)活性金屬粉末與基體發(fā)生強烈塑性變形而形成沉積的方法；所述冷噴涂的工作和送粉氣體分別獨立為氮氣或氦氣，氣體壓力為0.48mpa～1.2mpa，氣體溫度為100℃～300℃，送粉速率為7g/min～25g/min，噴嘴出口距離仿形基體表面10mm～40mm，噴嘴軸線與仿形基體表面夾角為70°～90°，通過調(diào)整噴槍的移動速度與仿形基體的旋轉(zhuǎn)速度，使噴嘴與仿形基體外表面切線方向的相對移動速度為30mm/s～150mm/s，單遍沉積厚度為0.4mm～2mm。

優(yōu)選冷噴涂的工作氣體為氦氣，優(yōu)選的工作氣體壓力為0.62mpa，工作氣體溫度為150℃，送粉速率為11g/min，噴嘴出口距離仿形基體表面15mm；噴嘴軸線與仿形基體表面夾角為90°。

優(yōu)選噴嘴與仿形基體外表面切向的相對移動速度為80mm/s，單遍沉積厚度為0.8mm。

優(yōu)選的機械加工方法為車削加工；優(yōu)選的藥型罩車削加工次序為：先加工外表面至藥型罩設(shè)計尺寸，然后去除仿形基體，并將藥型罩內(nèi)表面的尺寸加工至最終尺寸；優(yōu)選車刀的進刀速度為0.1mm/s～1mm/s，單道進刀深度為0.1mm～0.3mm。

有益效果

1.本發(fā)明提供的含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，可實現(xiàn)二元/多元活性金屬體系的共沉積。通過改變活性金屬粉末的尺寸、配比及噴涂工藝參數(shù)，可靈活調(diào)控所制備的活性金屬構(gòu)件中活性組分的含量、分布和組織結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)活性金屬藥型罩能量釋放特性的調(diào)控，所制備的藥型罩連續(xù)致密，氣孔率低于1％；

2.本發(fā)明提供的含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，可適用于多種含al、mg等活性金屬的含能材料體系，制備過程中涂層及仿形基體的溫度低于150℃，遠低于各活性組分間的反應起始溫度，可有效避免各活性組粉間的反應及氧化；

3.本發(fā)明提供的含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備過程中，活性金屬粉末材料顆粒高速撞擊基體后會發(fā)生強烈塑性變形，材料產(chǎn)生明顯的應變強化效應，所制備的含能活性材料強度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)粉末方法，藥型罩具有良好的結(jié)構(gòu)力學性能；

4.本發(fā)明提供的含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，通過合理的加工余量設(shè)計，可實現(xiàn)大尺寸薄壁含能活性藥型罩的近凈尺寸成型，生產(chǎn)效率高，工藝控制簡單，適合于批量生產(chǎn)；

5.本發(fā)明提供的含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，所制備的藥型罩針對金屬、巖土、混凝土目標開孔時，除了對炸藥爆炸能量的利用外，還能在侵徹過程中利用活性組分反應釋放產(chǎn)生的化學能形成增壓效果，所開孔道形狀規(guī)則，無杵堵，相比傳統(tǒng)的藥型罩具有更高的開孔直徑。

附圖說明

圖1為噴槍在仿形基體上進行冷噴涂的工作示意圖。

圖2為噴涂在仿形基體表面的al基含能活性金屬涂層示意圖。

圖3為實施例1所獲得的al基含能活性金屬藥型罩照片和微觀組織的掃描電子顯微鏡照片。

圖4為實施例2所獲得的al基含能活性金屬藥型罩照片和微觀組織的掃描電子顯微鏡照片。

圖5為實施例3所獲得的al基含能活性金屬藥型罩的微觀組織的掃描電子顯微鏡照片。

圖6為實施例4所獲得的al基含能活性金屬藥型罩的微觀組織的掃描電子顯微鏡照片。

圖7為實施例5所獲得的al基含能活性金屬藥型罩照片和微觀組織的掃描電子顯微鏡照片。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，需要說明的是，這些實施例是本發(fā)明較優(yōu)的例子，用于本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。

以下實施例中，所用反應組分粉末經(jīng)過混合后，置于真空干燥箱內(nèi)在105℃條件下烘干2h后待用。為了清除仿形基體表面的油污和污染物，仿形基體均在30℃的分析純丙酮試劑中超聲清洗10min后，經(jīng)105℃烘干后使用。

實施例1

一種al基含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，所述方法步驟如下：

1)將al基活性粉末和能與之發(fā)生反應的金屬粉末進行混合，獲得混合均勻的活性金屬混合粉末；

所述al基活性粉末是粒度為10μm～45μm的球形al粉，所述金屬粉末是粒度為10μm～38μm的近球形ni粉，將al粉和ni粉機械混合均勻，以所述活性金屬混合粉末的總質(zhì)量為100％計，al粉的質(zhì)量分數(shù)為7％。

2)采用冷噴涂將活性金屬混合粉末沉積在仿形基體表面，在仿形基體表面獲得al基含能活性金屬涂層，其中，由內(nèi)向外依次為仿形基體、尺寸余量和al基含能活性金屬涂層；

所述藥型罩形狀為球缺形，所述仿形基體與所設(shè)計藥型罩的形狀相同，其外表面尺寸比所設(shè)計藥型罩內(nèi)表面尺寸小300μm；所述仿形基體的材料為al；

冷噴涂的工作和送粉氣體采用工業(yè)純n2，沉積參數(shù)為：氣體壓力1.2mpa，氣體溫度為300℃，送粉速率為15g/min，噴嘴出口距離仿形基體外表面10mm，噴嘴軸線與仿形基體外表面夾角為90°，通過調(diào)整噴槍的移動速度與仿形基體的旋轉(zhuǎn)速度，使噴槍沿仿基形體外表面切線方向的相對移動速度為30mm/s；單遍沉積厚度為1.8mm，共沉積2遍，沉積過程中采用紅外測溫儀監(jiān)測仿形基體表面溫度<150℃。

3)沉積完成后，首先將沉積的al基含能活性金屬涂層外表面車削至藥型罩外形尺寸，然后采用車削加工去除仿形基體，并將內(nèi)表面加工至藥型罩內(nèi)壁尺寸；車刀的進刀速度為1mm/s，單道進刀深度為0.1mm，獲得尺寸精確、形狀符合設(shè)計要求的al基含能活性金屬藥型罩。

本實施例制備的al基含能活性金屬藥型罩和微觀組織如圖3所示。利用掃描電子顯微組織照片，采用圖像分析方法統(tǒng)計所述藥型罩材料的氣孔率<0.2％，ni組分的體積分數(shù)為15％；采用xrd分析所述藥型罩中的相組成，未發(fā)現(xiàn)ni和al粒子間的反應生成相，表明在采用冷噴涂進行藥型罩的低溫沉積過程中，各活性組分之間未發(fā)生反應，活性材料的含能特性得到完整保留；所述藥型罩材料的靜態(tài)壓縮性能依據(jù)gb/t7314-2005金屬材料室溫壓縮試驗方法進行測試；動態(tài)壓縮性能采用分離式霍普金森壓桿測試系統(tǒng)進行測試，測試采用尺寸為φ5×5藥型罩材料作為試樣，測試應變速率3000s^-1。測試結(jié)果顯示所述藥型罩材料的靜態(tài)壓縮屈服強度為220mpa，動態(tài)壓縮屈服強度為260mpa，表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)力學性能；對所述藥型罩在炸高為3倍罩徑條件下進行50mm鋁靶的靜爆侵徹性能測試，結(jié)果顯示所述藥型罩的破孔直徑比同結(jié)構(gòu)、同尺寸的銅藥型罩提高90％，且侵徹孔形狀規(guī)則，無杵堵現(xiàn)象。

實施例2

一種al基含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，所述方法步驟如下：

1)將al基活性粉末和能與之發(fā)生反應的金屬粉末進行混合，獲得混合均勻的活性金屬混合粉末；

所述al基活性粉末是粒度為10μm～45μm的球形al粉，所述金屬粉末是粒度為5μm～12μm的近球形ni粉，將al粉和ni粉機械混合均勻，以所述活性金屬混合粉末的總質(zhì)量為100％計，al粉的質(zhì)量分數(shù)為40％。

2)采用冷噴涂將活性金屬混合粉末沉積在仿形基體表面，在仿形基體表面獲得al基含能活性金屬涂層，如圖2所示，其中，由內(nèi)向外依次為仿形基體、尺寸余量和al基含能活性金屬涂層；

所述藥型罩形狀為圓錐形，所述仿形基體與所設(shè)計藥型罩的形狀相同，其外表面尺寸比所設(shè)計藥型罩內(nèi)表面尺寸小500μm；所述仿形基體的材料為cu；

冷噴涂的工作和送粉氣體采用工業(yè)純he，沉積參數(shù)為：氣體壓力0.48mpa，氣體溫度為150℃，送粉速率為10g/min；噴嘴出口距離仿形基體外表面20mm，噴嘴軸線與仿形基體外表面夾角為90°，通過調(diào)整噴槍的移動速度與仿形基體的旋轉(zhuǎn)速度，使噴槍沿仿基形體外表面切線方向的相對移動速度為80mm/s，如圖1所示；單遍沉積厚度為0.4mm，共沉積8遍，沉積過程中采用紅外測溫儀監(jiān)測仿形基體表面溫度<100℃。

3)沉積完成后，首先將沉積的al基含能活性金屬涂層外表面車削至藥型罩外形尺寸，然后采用車削加工去除仿形基體，并將內(nèi)表面加工至藥型罩內(nèi)壁尺寸；車刀的進刀速度為0.5mm/s，單道進刀深度為0.1mm，獲得尺寸精確、形狀符合設(shè)計要求的al基含能活性金屬藥型罩。

本實施例制備的al基含能活性金屬藥型罩和微觀組織如圖4所示。利用掃描電子顯微組織照片，采用圖像分析方法統(tǒng)計所述藥型罩的材料氣孔率<0.2％，ni組分的體積分數(shù)為36％；采用xrd分析所述藥型罩中的相組成，未發(fā)現(xiàn)ni和al粒子間的反應生成相，表明在采用冷噴涂進行所述藥型罩的低溫沉積過程中，各活性組分之間未發(fā)生反應，活性材料的含能特性得到完整保留；對所述藥型罩材料的靜態(tài)壓縮性能依據(jù)gb/t7314-2005金屬材料室溫壓縮試驗方法進行測試；動態(tài)壓縮性能采用分離式霍普金森壓桿測試系統(tǒng)進行測試，測試采用尺寸為φ5×5的藥型罩材料作為試樣，測試應變速率3000s^-1。測試結(jié)果顯示所述藥型罩材料的靜態(tài)壓縮屈服強度為300mpa，動態(tài)壓縮屈服強度為320mpa，表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)力學性能；對所述藥型罩在炸高為3倍罩徑條件下進行50mm鋁靶的靜爆侵徹性能測試，結(jié)果顯示采用所述藥型罩的破孔直徑比同結(jié)構(gòu)、同尺寸銅藥型罩提高90％，且侵徹孔形狀規(guī)則，無杵堵現(xiàn)象。

實施例3

一種al基含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，所述方法步驟如下：

1)將al基活性粉末和能與之發(fā)生反應的金屬粉末進行混合，獲得混合均勻的活性金屬混合粉末；

所述al基活性粉末是粒度為10μm～40μm的近球形2024al合金粉，所述金屬粉末是粒度為5μm～10μm的近球形fe粉，將2024al合金粉和fe粉機械混合均勻，以所述活性金屬混合粉末的總質(zhì)量為100％計，2024al合金粉的質(zhì)量分數(shù)為20％。

,2)采用冷噴涂將活性金屬混合粉末沉積在仿形基體表面，在仿形基體表面獲得al基含能活性金屬涂層，如圖2所示，其中，由內(nèi)向外依次為仿形基體、尺寸余量和al基含能活性金屬涂層；

所述藥型罩形狀為圓錐形，所述仿形基體與所設(shè)計藥型罩的形狀相同，其外表面尺寸比所設(shè)計藥型罩內(nèi)表面尺寸小300μm；所述仿形基體的材料為al；

冷噴涂的工作和送粉氣體采用工業(yè)純he，沉積參數(shù)為：氣體壓力0.62mpa，氣體溫度為300℃，送粉速率為11.7g/min；噴嘴出口距離仿形基體外表面30mm，噴嘴軸線與仿形基體外表面夾角為70°，使噴槍沿仿基形體外表面切線方向的相對移動速度為150mm/s，如圖1所示；單遍沉積厚度為0.5mm，共沉積7遍，沉積過程中采用紅外測溫儀監(jiān)測仿形基體表面溫度<120℃。

3)沉積完成后，首先將沉積的al基含能活性金屬涂層外表面車削至藥型罩外形尺寸，然后采用車削加工去除仿形基體，并將內(nèi)表面加工至藥型罩內(nèi)壁尺寸；車刀的進刀速度為1mm/s，單道進刀深度為0.1mm，獲得尺寸精確、形狀符合設(shè)計要求的al基含能活性金屬藥型罩。

本實施例制備的al基含能活性金屬藥型罩的微觀組織如圖5所示。利用掃描電子顯微組織照片，采用圖像分析方法統(tǒng)計所述藥型罩材料的氣孔率<0.35％，fe組分的體積分數(shù)為42％；采用xrd分析所述藥型罩中的相組成，未發(fā)現(xiàn)fe和2024al合金粒子間的反應生成相，表明在采用冷噴涂進行所述藥型罩的低溫沉積過程中，各活性組分之間未發(fā)生反應，活性材料的含能特性得到完整保留；對所述藥型罩材料的靜態(tài)壓縮性能依據(jù)gb/t7314-2005金屬材料室溫壓縮試驗方法進行測試；動態(tài)壓縮性能采用分離式霍普金森壓桿測試系統(tǒng)進行測試，測試采用尺寸為φ5×5的所述藥型罩材料作為試樣，測試應變速率3000s^-1。測試結(jié)果顯示所述藥型罩材料的靜態(tài)壓縮屈服強度為310mpa，動態(tài)壓縮屈服強度為330mpa，表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)力學性能；對所述藥型罩在炸高為3倍罩徑條件下進行50mm鋁靶的靜爆侵徹性能測試，結(jié)果顯示采用所述藥型罩的破孔直徑比同結(jié)構(gòu)、同尺寸銅藥型罩提高70％，且侵徹孔形狀規(guī)則，無杵堵現(xiàn)象。

實施例4

一種al基含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，所述方法步驟如下：

1)將al基活性粉末和能與之發(fā)生反應的金屬粉末進行混合，獲得混合均勻的活性金屬混合粉末；

所述al基活性粉末是粒度為10μm～45μm的近球形2024al合金粉，所述金屬粉末是粒度為10μm～38μm的近球形fe粉，將2024al合金粉和fe粉機械混合均勻，以所述活性金屬混合粉末的總質(zhì)量為100％計，2024al合金粉的質(zhì)量分數(shù)為10％。

2)采用冷噴涂將活性金屬混合粉末沉積在仿形基體表面，在仿形基體表面獲得al基含能活性金屬涂層，如圖2所示，其中，由內(nèi)向外依次為仿形基體、尺寸余量和al基含能活性金屬涂層；

所述藥型罩形狀為圓錐形，所述仿形基體與所設(shè)計藥型罩的形狀相同，其外表面尺寸比所設(shè)計藥型罩內(nèi)表面尺寸小500μm；所述仿形基體的材料為al；

冷噴涂的工作和送粉氣體采用工業(yè)純he，沉積參數(shù)為：氣體壓力1mpa，氣體溫度為200℃，送粉速率為15g/min，噴嘴出口距離仿形基體外表面40mm，噴嘴軸線與仿形基體外表面夾角為90°，通過調(diào)整噴槍的移動速度與仿形基體的旋轉(zhuǎn)速度，使噴槍沿仿基形體外表面切線方向的相對移動速度為80mm/s，如圖1所示；單遍沉積厚度為0.6mm，共沉積5遍，沉積過程中采用紅外測溫儀監(jiān)測仿形基體表面溫度<80℃。

3)沉積完成后，首先將沉積的al基含能活性金屬涂層外表面車削至藥型罩外形尺寸，然后采用車削加工去除仿形基體，并將內(nèi)表面加工至藥型罩內(nèi)壁尺寸；車刀的進刀速度為0.2mm/s，單道進刀深度為0.1mm，獲得尺寸精確、形狀符合設(shè)計要求的al基含能活性金屬藥型罩。

本實施例制備的al基含能活性金屬藥型罩的微觀組織如圖6所示。利用掃描電子顯微組織照片，采用圖像分析方法統(tǒng)計所述藥型罩材料的氣孔率<0.1％，fe組分的體積分數(shù)為18％；采用xrd分析所述藥型罩中的相組成，未發(fā)現(xiàn)fe和2024al合金粒子間的反應生成相，表明在采用冷噴涂進行所述藥型罩的低溫沉積過程中，各活性組分之間未發(fā)生反應，活性材料的含能特性得到完整保留；對所述藥型罩材料的靜態(tài)壓縮性能依據(jù)gb/t7314-2005金屬材料室溫壓縮試驗方法進行測試；動態(tài)壓縮性能采用分離式霍普金森壓桿測試系統(tǒng)進行測試，測試采用尺寸為φ5×5的所述藥型罩材料作為試樣，測試應變速率3000s^-1。測試結(jié)果顯示所述藥型罩材料的靜態(tài)壓縮屈服強度為260mpa，動態(tài)壓縮屈服強度為280mpa，表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)力學性能；對所述藥型罩在炸高為3倍罩徑條件下進行50mm鋁靶的靜爆侵徹性能測試，結(jié)果顯示采用所述藥型罩的破孔直徑比同結(jié)構(gòu)、同尺寸銅藥型罩提高40％，且侵徹孔形狀規(guī)則，無杵堵現(xiàn)象。

實施例5

一種al基含能活性金屬藥型罩的近凈成型制備方法，所述方法步驟如下：

1)將al基活性粉末和能與之發(fā)生反應的金屬粉末進行混合，獲得混合均勻的活性金屬混合粉末；

所述al基活性粉末是粒度為10μm～45μm的近球形2024al合金粉，所述金屬粉末是粒度為10μm～38μm的近球形ni粉和粒度為5μm～12μm的近球形w粉，將2024al合金粉、ni粉和w粉機械混合均勻，以所述活性金屬混合粉末的總質(zhì)量為100％計，2024al合金粉質(zhì)量分數(shù)為20％，ni粉質(zhì)量分數(shù)為17％，w粉質(zhì)量分數(shù)為63％。

2)采用冷噴涂將活性金屬混合粉末沉積在仿形基體表面，在仿形基體表面獲得al基含能活性金屬涂層，其中，由內(nèi)向外依次為仿形基體、尺寸余量和al基含能活性金屬涂層；

所述藥型罩形狀如圖7所示，所述仿形基體與所設(shè)計藥型罩的形狀相同，其外表面尺寸比所設(shè)計藥型罩內(nèi)表面尺寸小400μm；所述仿形基體的材料為al；

冷噴涂的工作和送粉氣體采用工業(yè)純he，沉積參數(shù)為：氣體壓力0.62mpa，氣體溫度為300℃，送粉速率為25g/min，噴嘴出口距離仿形基體外表面15mm，噴嘴軸線與仿形基體外表面夾角為90°，通過調(diào)整噴槍的移動速度與仿形基體的旋轉(zhuǎn)速度，使噴槍沿仿基形體外表面切線方向的相對移動速度為80mm/s；單遍沉積厚度為0.6mm，共沉積9遍，沉積過程中采用紅外測溫儀監(jiān)測仿形基體表面溫度<150℃。

3)沉積完成后，首先將沉積的al基含能活性金屬涂層外表面車削至藥型罩外形尺寸，然后采用車削加工去除仿形基體，并將內(nèi)表面加工至藥型罩內(nèi)壁尺寸；車刀的進刀速度為0.5mm/s，單道進刀深度為0.3mm，獲得尺寸精確、形狀符合設(shè)計要求的al基含能活性金屬藥型罩。

本實施例制備的al基含能活性金屬藥型罩和微觀組織如圖7所示。利用掃描電子顯微組織照片，其中ni、w組分粒子均勻彌散分布于2024al合金基體相中；采用圖像分析方法統(tǒng)計所述藥型罩材料的氣孔率<0.1％，ni組分的體積分數(shù)為18％，w組分的體積分數(shù)為15％；采用xrd分析所述藥型罩中的相組成，未發(fā)現(xiàn)ni/w、ni/2024al和w/2024al組分間的反應生成相，表明在采用冷噴涂進行所述藥型罩的低溫沉積過程中，各組分之間未發(fā)生反應，活性材料的含能特性得到完整保留，且w組粉的均勻分布增加了活性材料的密度；對所述藥型罩材料的靜態(tài)壓縮性能依據(jù)gb/t7314-2005金屬材料室溫壓縮試驗方法進行測試；動態(tài)壓縮性能采用分離式霍普金森壓桿測試系統(tǒng)進行測試，測試采用尺寸φ5×5的所述藥型罩材料作為試樣，測試應變速率3000s^-1。測試結(jié)果顯示所述藥型罩材料的靜態(tài)壓縮屈服強度為300mpa，動態(tài)壓縮屈服強度為318mpa，表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)力學性能；對所述藥型罩在炸高為3倍罩徑條件下進行50mm鋁靶的靜爆侵徹性能測試，結(jié)果顯示采用所述藥型罩的破孔直徑比同結(jié)構(gòu)、同尺寸銅藥型罩提高1.2倍，且侵徹孔形狀規(guī)則，無杵堵現(xiàn)象；在炸高為2.5倍罩徑條件下進行600mm混凝土靶的靜爆侵徹性能測試，結(jié)果顯示所述藥型罩的破孔直徑比同結(jié)構(gòu)、同尺寸銅藥型罩提高2倍，最大侵徹孔徑達到了0.8倍罩徑，侵徹深度超過8.3倍罩徑，同時實現(xiàn)了混凝土靶板徑向的放射性開裂，侵徹孔形狀規(guī)則，無杵堵現(xiàn)象。