[发明专利]一种双金属材料药型罩的镦挤成形方法

说明书

本发明提供了一种双金属材料药型罩的制备方法，包括镦挤复合成形，所述镦挤是在三向压应力和变形速率为5～10mm/s的作用下，经过3～10道次的挤压变形，每道次的变形量在3～40%。本发明克服了常规制备方法获得构件表面质量差、内部晶粒尺寸差异大、应力分布不均等技术难题，很好的控制组织均匀性、壁厚一致性，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

本发明属于金属塑性成形技术，具体地说是一种双金属药型罩精密成形领域。

背景技术

钽具有高密度、高动态延展性和优异的侵彻性能，能够显著提高在大炸高下的侵彻能力和抗干扰能力，是杆式射流(JPC)、爆炸成形弹丸(EFP)药型罩的理想材料之一。钽材料成本居高不下是药型罩应用的限制性环节，为了降低材料成本，提升药型罩的侵彻毁伤后效，近年来开发出侵彻后具有引燃毁伤后效的钽锆双金属材料。

通过查阅相关的文献资料表明，国内外针对钽、钽合金药型罩的制造技术，主要有棒材车削加工、板材冲压成形、旋压成形、摆碾成形，如德克萨斯大学的Romero等人对Ta、Mo材料塑性成形锥形壳体研究后认为，采用强烈旋压成形技术可以获得具有微米晶的锥形壳体，表面光亮、晶粒细小尺寸可加速锥形壳体在爆轰作用下射流动态再结晶过程，有利于增强射流稳定性和延长射流破断时间(参见Romero L A.The instability of rapidlystretching plastic jet[J]，J.Appl.Phys.，1999，65，3006-3016)；北京有色金属研究总院的彭海健等人采用摆碾成形技术，加工Ta-W合金薄壁回转体零件，金属流线完整、呈放射状，使薄壁回转体零件周向的性能基本相同，平均晶粒尺寸≤50μm(参见彭海健.钽合金零件的摆辗成形工艺[J]，稀有金属，2009，8，597-600)。

这些技术存在的具体不足和缺点：一是棒材车削加工，钽易粘刀，形成啃挤缺陷，且表面粗糙，且加工非常困难、材料利用率低、加工周期长，仅能保证零件的形状结构，不能改善内部组织与性能；二是板材冲压成形织构各向异性大、内部组织混晶严重，不能改善板材轧制的各向异性，同时冲压属于局部成形，钽与锆变形不一致，几何形状不确定，对称性差，尺寸不稳定；三是旋压成形件表面粗糙、尺寸精度难以保证，同时晶粒组织扭曲度大，沿药型罩周向应力分布不均，沿母线方向变形量差异大，晶粒尺寸不均匀，同时精加工过程复杂；四是摆碾成形仅能获得一定形状结构毛坯，尺寸精度与表面质量不能满足产品最终使用要求，还需要后续切削加工来达到尺寸精度要求。

发明内容

本发明首次提出一种双金属材料药型罩的镦挤成形方法。

本发明是通过下列技术方案实现：

一种双金属材料药型罩的制备方法，包括镦挤复合成形，所述镦挤是在三向压应力和变形速率为5～10mm/s的作用下，经过3～10道次的挤压变形，每道次的变形量在3～40％。

优选的，所述镦挤中在坯料表面涂布润滑剂。进一步的，所述镦挤成形的药型罩锥面、球面圆周壁厚差≤0.1mm、表面粗糙度≤Ra0.2μm。

上述双金属材料药型罩的制备方法，还包括镦挤后的静态再结晶热处理，所述热处理保温温度1000～1250℃、保温时间1～1.5h，真空度≥3×10^-3Pa，再随炉冷却至80～100℃出炉。

上述双金属材料药型罩的制备方法，还包括镦挤复合成形前的均匀化热处理，所述均匀化热处理的保温温度700～900℃、保温时间1～3h，真空度≥3×10^-3Pa，再随炉冷却至80～100℃出炉。

优选的，上述双金属材料为钽锆材料。

一种双金属材料药型罩的制备方法，包括镦挤复合成形步骤及其后的静态再结晶热处理，经过下列工艺步骤实现：