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发信人: dragon (猎鹰), 信区: Green
标  题: 国外破甲药型罩材料技术发展分析 
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年07月18日11:02:28 星期二), 站内信件

 国外破甲药型罩材料技术发展分析
药型罩材料研究的两个方向
在高密度和形成更长有效射流从而提高破甲威力的基本前提下，药型罩材料研究出现两
个不同方向，即纯金属和多相复合材料。
1．复合材料药型罩面临精密制造技术难题
研究多相复合材料药型罩的指导思想是把W、Ｒｅ、Ｔａ等材料的高密度效应与Ｃｕ的出
色动态变形性能相结合，制成既有高密度，又具有良好的射流性能的药型罩，如Ｗ－Ｃ
ｕ、Ｒｅ－Ｃｕ、Ｔａ－Ｃｕ等，其中，美国、法国、以色列、日本、瑞典等国都研究
了Ｗ－Ｃｕ药型罩，结果表明在３倍口径理想炸高条件下，其破甲深度可比纯铜药型罩
提高３０％左右，但由于对炸高敏感，在大炸高下性能迅速下降，目前实用化还有困难
，关键问题是需要有精密制粉和精密粉末冶金技术。首先是如何获得高纯度、均匀细小
的Ｗ－Ｃｕ粉，然后是高致密度制造技术。目标是实现材料微区密度均匀并且无缺陷。
法国研究认为，材料密度越高，对药型罩制造精度要求也越高，微区密度差不能超过３
％，瑞典研究也认为，首先是要获得纯粉，因为晶粒或颗粒边界杂质偏析（如Ｈ、Ｏ、
Ｐ和Ａｇ等）对烧结过程有不利影响。
２．高密度纯金属药型罩前景看好
纯金属药型罩主要包括Cu、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔａ和Ｗ等。其中纯铜是破甲药型罩的传统材
料，Ｎｉ和Ｍｏ材料也已经成功应用，例如９０年代的美国“海尔法 ”空地重型反坦克
导弹串联战斗部第二级主装药采用了电铸镍药型罩，第一级前驱装药采用了粉末冶金烧
结的钼药型罩。Ｔａ如果用于破甲药型罩，破甲深度可比纯铜罩提高２７～３０％，但
它目前主要是用作爆炸成形弹丸药型罩的首选材料。
由于国外发现非均匀合金或多相材料药型罩不能获得延性射流，例如Ｗ－Ｃｕ合金和Ｗ
ｉ－Ｎｉ－Ｆｅ合金等药型罩在射流形成后会迅速离散。９０年代以来，美、英、法等
国开始更多地探索纯钨药型罩的可行性，并对其应用前景看好。美国陆军还在１９９８
年科学技术计划中确定了２００５年～２０１３年实现用钨药型罩取代铜药型罩的目标
。
提高破甲威力的技术途径
1.细晶粒有利于形成长射流
提高破甲威力的条件是增加有效射流长度和采用高密度药型罩材料。大量试验证实，细
晶粒有利于提高有效射流长度。例如，英国对１２０毫米直径铜药型罩研究结果表明：
平均晶粒尺寸从６０微米减小到１０微米时，有效射流长度从１１５０毫米增加到１４
５０毫米。美国、德国、瑞典、以色列、巴西等国也报道过相似结果。
2.提高材料纯度
经验认为，药型罩材料纯度越高射流性能越好，但纯度不是可靠的选材判据。大量试验
证实，不同纯度铜药型罩射流性能差别能超过３０％。由于杂质种类、存在形式（固溶
体或夹杂物）、数量、偏析程度和对射流的影响程度等非常复杂，往往使相同纯度但不
同批次的药型罩材料射流性能出现显著差别。例如：法国试验了相同纯度不同批次的Ｅ
ＴＰ铜药型罩，发现射流长度为２２５毫米和２８５毫米，差别超过２０％。这是造成
破甲威力不稳定的重要因素之一，因此纯度不能作为可靠的选材判据。
3.再结晶温度可作为药型罩选材判据
法国根据对纯铜、镍等药型罩的大量试验发现，材料具有不相同的再结晶温度，它与药
型罩有效射流长度有对应关系，再结晶温度越低，射流性能越好。实际上，再结晶温度
是一个与材料中杂质、晶粒都有关系的参数。美国发现铜药型罩在较高温度退火时，会
使大量杂质在晶界处偏析，因此用再结晶温度作为药型罩选材判据具有一定合理性。
4.动态延伸率与射流有正比关系
美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研究指出，电磁膨胀环动态断裂延伸率越高、�嵲接�
利于形成更长而稳定的射流。斯托等人的研究还发现，应变硬化行为总是对应着射流性
能更差的材料。赫希则指出，应变硬化行为不利于形成更长射流的原因是，射流速度梯
度与屈服强度有关。
5.高声速可获得更高射流头部速度
目前国外正在积极研究和应用Ni、Mo药型罩，除考虑密度效应外，主要是因为这些材料
具有更高声速，可获得比铜罩更高的射流头部速度。例如Ｃｕ罩射流头部速度可达１０
千米／秒，Ｎｉ罩可提高１５％，Ｍｏ罩可达１２千米／秒，其破甲深度比纯铜罩提高
２０～３０％。
６.发展抗旋药型罩技术
由于线膛炮发射的炮弹会高速旋转，以保持飞行稳定和命中精度，许多导弹为补偿偏差
也需要以１０～２０转／秒速率旋转，但是破甲战斗部旋转会使形成的射流离散，降低
破甲威力，因此需要发展抗旋药型罩。已发现当药型罩晶粒具有择优取向时，可产生抗
旋能力。目前采用旋压或电铸技术可以获得抗旋药型罩。但是旋压药型罩可能会由于存
在时效应力释放问题，失去抗旋作用。电铸技术可以有效控制晶粒形态和取向，是一种
有发展潜力的抗旋药型罩技术。德国研究发现，抗旋药型罩产生的射流其颗粒能够以高
达８７００转／秒的速率自旋，从而保持性能稳定。在小炸高条件下，这种药型罩破甲
性能可比不抗旋罩提高１５％，大炸高下提高３０％以上。
7.采用电铸药型罩技术
为了提高破甲威力，理想的药型罩技术应该能够：（１）保持材料细小晶粒、低杂质含
量，低再结晶温度，较高动态延伸率和较低应变硬化效应，保证射流稳定性；（２）除
保证药型罩几何精度，尺寸精度，表面光洁度外，还应该无加工应力；（３）能制造具
有抗旋能力的药型罩。目前实用化的技术中只有电铸药型罩技术能满足上述全部要求，
而旋压、冷挤和车削成形技术都存在某些局限性。法国对Ｎｉ药型罩不同工艺试验还证
实，电铸Ｎｉ药型罩具有最低的再结晶温度值。此外电铸药型罩无加工应力，具有可控
制生成的晶粒尺寸和形态，适用于制造抗旋药型罩和结构复杂的新型药型罩等优势，为
其提高破甲威力提供了可能。

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