[发明专利]一种高强韧的铝合金材料及其在制备弹壳方面的应用

说明书

本发明公开了一种高强韧的铝合金材料及其在制备弹壳方面的应用。所述铝合金材料的成分包括铜3.0~5.0wt.%，镁2.0~4.0wt.%，钛0.01~0.03wt.%，铬0.01~0.03wt.%，锆0.01~0.03wt.%、锰0.5~1.5wt.%和铝。本发明采用所述材料制得的弹壳具有轻质和强韧性的显著优点，能够耐弹腔内产生的瞬时高温、高压，发生弹性形变而不产生破裂，可承受400MPa的膛压和1000℃以上的瞬时高温，有效避免弹壳开裂、烧蚀现象，尤其适用于单兵轻武器子弹，弹头初速1200m/s以上，与钢弹壳相比较整体质量降低20%以上，各项参数达到军方使用标准，可成功替代目前使用的铜质、钢质弹壳，减轻武器重量。

技术领域

本发明涉及枪弹技术领域，更具体地，涉及一种高强韧的铝合金材料及其在制备弹壳方面的应用。

背景技术

战场上，大口径武器作为大杀伤性武器，承担着压制敌方火力，摧毁敌方防御的重要武器，其打击范围、打击反应速度、打击强度在不断的提高。目前，所使用的大口径武器为强度高的钢质材料为弹壳，其重量大，携带不便，限制了重武器的机动性，特别是自动化武器，随车携带弹药，相同功率的车辆，载重量的减轻，可有效提高机动性。大口径弹药的轻量化，是提高大口径武器机动性的有效途径。

目前，采用轻量化技术得到轻质高效能弹壳己成为实现武器系统轻量化的主要途径和研究重点。一直以来，铝合金是用作替代铜质、钢质制造弹壳的主要材料。铝合金的原料丰富易得到，作为轻量化弹壳材料，可大幅度降低弹壳重量。可见，采用铝能减轻重量，而且可以使大携带量成为可能。

解决铝合金弹壳技术难题在于，寻找性能优异的铝合金材料，提高铝合金材料的强度、硬度，保证其具有良好的韧性和抗热蚀性。大口径武器在射击时膛压大，例如坦克的火炮膛压超过550MPa，远程火炮的膛压更高、射击时温度高；对弹壳强度、变形量、耐高温性能要求高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有铝合金材料的技术不足，尤其是作为弹壳材料的不足，提供一种高强韧的铝合金材料。

本发明要解决的另一技术问题是提供所述铝合金材料的应用，尤其是在弹壳材料方面的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种高强韧的铝合金材料，其成分含有：

铜3.0～5.0wt.％，

镁2.0～4.0wt.％，

钛0.01～0.03wt.％，

铬0.01～0.03wt.％，

锆0.01～0.03wt.％，

其余部分包含铝和杂质Si、Fe元素。

进一步地，所述铝合金材料含有锰，其中锰0.5～1.5wt.％。

优选地，所述高强韧的铝合金材料，其成分包括：铜4.0wt.％、镁2.2wt.％、锰0.6wt.％、钛0.02wt.％、铬0.02wt.％、锆0.01wt.％，其余部分为铝。

以铝为基材，添加铜、镁为主要成分，以及微量的铬、钛、锆元素设计新型铝合金材料。主体铝元素的密度低，塑性好，可降低生产的弹壳重量，但纯铝的强度较低，不满足作为弹壳的强度要求。

进一步地，铜的固溶强化和时效强化效果，增加含铜量，提高合金的流动性，抗拉强度和硬度，使机械性能得以提高，切削性变好。

进一步地，镁提高抗拉强度和屈服极限，提高合金的切削加工性。