[发明专利]药型罩细晶材料的低温制备方法

说明书

本发明属于金属塑性成形技术领域，提供药型罩细晶材料的低温制备方法，具体包括以下步骤：步骤一、制备坯料；步骤二、对制备的坯料进行均匀化退火处理；步骤三、将步骤二所得的坯料放入静液复合挤压模具模腔内，进行静液复合挤压处理；步骤四、再结晶退火处理。采用本发明制备方法可以获得用于药型罩的均匀、细小粒晶组织结构的材料，同时还具有生产效率高、工艺稳定性好、易于实现工业化生产等优点。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形技术，具体地说是一种应用较广泛的铜、镍、铁、铝等药型罩材料制备技术领域，尤其涉及药型罩细晶材料的低温制备方法。

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尤为关键。针对双锥形、单锥形、喇叭形等结构的药型罩，其传统的成形工艺分两步进行：先锻压实体锥、然后反挤压内形。这种成形工艺沿药型罩母线方向每道次的变形量不一致，从而导致不同部位变形储能差异大，并且成形后药型罩温度显著升高，进而导致再结晶热处理后晶粒分布不均。如铜药型罩靠近锥体底部的晶粒尺寸为10～20μm，而靠近锥体顶部的晶粒尺寸为30～50μm。

针对变形不均匀、温度参数等对药型罩晶粒组织、织构的影响，国外研究机构开展了大量试验研究，并取得了实质性突破，如美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室对传统的反挤压锻造成形工艺进行改进，将传统的2步工艺改进为在液氮温度下7步成形工艺，使铜药型罩的晶粒尺寸更加细小均匀。该工艺针对一个尺寸为φ38.1mm×101.6mm的铜坯，在77K温度下，采用平头冲模3步锻造成实体锥体，并保持样品温度不变；实体锥在77K温度时，再经过4步独立的反挤压过程制备得到φ81mm药型罩坯体，应变超过2.0的塑性变形后，晶粒尺寸达到2～5μm。静破甲试验表明，直径为81mm铜药型罩在20倍口径炸高条件下，当晶粒尺寸从120μm减小到5μm时，对RHA靶的穿深可以从80mm提高到150mm。

采用新工艺技术制造的药型罩材料晶粒尺寸细小、均匀，能够提高射流的侵彻能力，但这些技术还存在以下不足：一是工序冗长，工艺参数一致性控制困难；二是适宜超低温环境下成形用的润滑剂少，价格昂贵；三是超低温环境下对成形模具、设备、润滑剂的质量要求苛刻；四是超低温环境下成形高质量药型罩构件，效率低、费用高。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：针对现有技术缺点，本发明提供一种用于制造组织均匀、性能一致性好的药型罩材料低温制备方法。

为解决上述技术问题：本发明提出药型罩细晶材料的低温制备方法，包括如下步骤：

步骤一、制备坯料；

步骤二、对制备的坯料进行均匀化退火处理；

步骤三、将步骤二所得的坯料放入静液复合挤压模具模腔内，进行静液复合挤压处理；

步骤四、再结晶退火处理。

优选的是，所述步骤二中均匀化退火处理是将坯料在400～650℃条件下保温退火1～3h，再随炉冷却到室温。这样即可获得均匀的组织，并降低材料的加工硬度，提高材料的变形塑性。

上述任一实施方案中优选的是，所述步骤三静液复合挤压处理中压力介质是液氮、或者液氧、或者液氢、或者甲烷。

上述任一实施方案中优选的是，所述步骤三静液复合挤压处理中挤压过程中压力介质温度在-196℃～0℃之间，这样减轻变形热导致的回复，挤压后坯料中的变形储能处于最大值。