[发明专利]一种药型罩用细晶铜合金材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及药型罩用的细晶铜合金材料。

背景技术

典型的聚能装药射流具有较高的头部速度和低的尾部速度，这种速度梯度使射流在相当大的炸高条件下拉得很长。射流的侵彻能力是与连续射流长度成正比，但是由于射流最终在轴向断裂成一段段的颗粒而限制了连续射流的长度。一旦射流断裂成颗粒状，其侵彻能力便会下降。国内外研究机构对药形罩内部组织、制造工艺和破甲性能之间的关系作了大量而深入的研究。研究表明，药形罩产品的晶粒尺寸、晶粒取向和其它内在性能参数对侵彻能力影响很大，而不是仅限于考虑如何达到药形罩的外在质量，如尺寸精度、表面质量等。

目前，适合制造聚能装药战斗部用药型罩的金属材料主要有：纯铜、纯铁、铀合金、铜合金等，其中纯铜和铜合金的材料密度高(Cu的密度为8.96g/cm³)、塑性好(室温延伸率大于45％)、声速大(3.8km/s)、熔点高(1083℃)，同时材料成形性能好、储藏丰富、价格便宜，能够满足常规武器战斗部的大量使用。铜作为聚能装药战斗部用药型罩已有50多年的发展历史，大量弹道试验表明，采用热轧、挤制的铜棒材或板材制造的药型罩，破甲侵彻威力不到8倍装药直径，已不能适应新一代反应装甲、陶瓷装甲、复合装甲的发展，成为制约战斗部性能提升的关键之一。

为了进一步挖掘药型罩用铜合金材料的潜力，从连续射流长度与侵彻威力之间的关联性出发，要求铜合金材料具有较好的各向同性、晶粒细小均匀、延展性好。现有技术以常规挤压或锻造、换向轧制、等通道挤压方法为主，该工艺存在以下缺点：一是晶粒尺寸不均匀，在变形弱区存在大尺寸晶粒；二是板材的各向同性较差；三是材料的收得率低、性能一致性差；四是药型罩织构较强、且对称性不高。由此，本申请提供了一种药型罩用细晶铜合金材料的制备方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种药型罩用细晶铜合金材料的制备方法，使制备的铜合金材料晶粒细小均匀，且各向性能一致性好。

本发明提供的一种药型罩用细晶铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将铜合金锭坯进行第一次锻造，第一次锻造采用轴向镦粗，将第一次锻造后的坯料进行第一次加热处理；

2)将步骤1)得到的坯料进行第二次锻造，第二次锻造采用径向拔长；

3)将步骤2)得到的坯料进行第三次锻造，第三次锻造采用轴向镦粗，然后将锻造后的坯料进行第二次加热处理；

4)将步骤3)得到的坯料进行第四次锻造，第四次锻造采用径向拔长；

5)将步骤4)得到坯料进行正挤压，将挤压后的坯料进行第三次加热处理，得到药型罩用细晶铜合金材料。

优选的，上述的第一次锻造和第三次锻造是将铜合金坯料进行轴向镦粗，镦粗过程为冷态，轴向镦粗的镦粗比为1.6～2.4。

优选的，上述的第二次锻造和第四次锻造具体是将镦粗的铜合金坯料进行径向拔长，拔长过程为加热态，所述的径向拔长的拔长比为1.6～3.0。

优选的，上述的正挤压是将两次镦粗和两次拔长后的坯料进行正挤压，挤压过程为冷态，正挤压比1.5～2.0(变形程度大于50％)。

优选的，上述的第一次加热处理的温度为200～250℃，保温时间为60～90min；上述第二次加热处理的温度为100～150℃，保温时间为30～60min；上述第三次加热处理的温度为350～450℃，保温时间为5～15min。

具体地，一种药型罩用细晶铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将铜合金锭坯进行第一次锻造，第一次锻造为轴向镦粗，镦粗比为1.6～2.4，锻造为冷锻；然后将第一次锻造后的坯料进行第一次加热处理，温度为200～250℃，保温时间为60～90min；

2)将步骤1)得到的坯料进行第二次锻造，第二次锻造为径向拔长；所述径向拔长是将坯料加热保温后进行的拔长比为1.6～3.0，所述加热温度为200～250℃，保温时间为60～90min；在锻造之后进行酸洗，所述酸洗的溶液为硝酸水溶液，所述硝酸优选浓度为68％。优选的，68％硝酸_∶水的体积比为1_∶9。

3)将步骤2)得到的坯料进行第三次锻造，第三次锻造采用轴向镦粗；所述轴向镦粗的镦粗比为1.6～2.4，为冷锻，然后将第三次锻造后的坯料进行第二次加热处理，温度为100～150℃，保温时间为30～60min；