粉末药型罩的试验研究

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1、粉末药型罩的试验研究郭红军石健汪长栓李正来冯国富孔军利李森元姚元文范红亮白军理高强。’(兵器工业西安204所)摘要：本文从聚能装药最基本原理人手，结合粉末冶金技术，从粉末药型罩的原材料、混料、毛坯压制、烧结等几个方面对粉末药型罩的成型进行了深入的分析和试验研究，最终制作的粉末药型罩形成的金属射流具有高穿深、孔径大、性能稳定的特点，对以后的进一步研究具有广泛的指导作用。关键词：聚能装药粉末药型罩石油射孔弹1引言聚能装药(shapedchange)是炸药爆炸最主要的作用形式之一，自它的作用机理发现以来，在军用破甲技术和民用爆破器材方面得到了广泛的应用，各种破甲

2、弹、切割弹、石油射孔弹等都是根据聚能效应的基本原理进行设计和制造。作为聚能装药的核心部件，药型罩在聚能装药中起着至关重要的作用，它在爆轰产物的推动下形成射流，最终对目标进行侵彻。粉末药型罩(powderliner)是在继承常规药型罩设计和制作的基础上，以各种金属粉末为基本原料，应用粉末冶金技术进行特殊制作加工而成。目前国内各种石油射孔弹(shapedchangeusedforoilwellperforaing)均采用粉末药型罩。这种石油射孔弹具有射孔后无杵堵、配料灵活方便、批量生产效率高等优点，至今受到青睐。2聚能原理对药型罩的要求药型罩形成射流能量形式主

3、要是动能形式，射流破甲是射流各部分的动能和靶板连续交换的结果。因此，动能沿射流长度的分布是破甲的主要参数，也就是沿射流长度的速度分布和质量分布是主要参数．提高射流的速度和质量就可提高射流的破甲效果。以石油射孔弹为例，因石油射孔弹为低炸高侵彻，按照不可压缩流体力学理论，可按连续射流状态计算出其破甲结果：f，『、d当破甲速度U-'V，I1+，f丝l时，射流的侵彻深度为：。IVP，lL=to'，J口^一’叫一日+6=(日一6)孵]㈩rlt、lf，)P当'，J--p真=1f}时，由上式可得出破甲深度L与靶板材料强度尸的关系式，并且Y尸』可知靶板材料P愈大，破甲深度

4、L愈小。同时可知破甲深度L与H一易成正比，当b很小．时，破甲深度￡与炸高日成正比．同时按照Szendrei公式。射流最大开坑孔径为：‰=o"P1·厄而／(1+厄7万)(2)式中‰——最大开坑半径；0——射流半径；y，——射流速度；Jp，——靶板密度；JD，——射流密度；R邶)——靶板强度。因在粉末药型罩射流开坑过程中，孔径不是主要问题，在这里我们对它不进行专门的研究。综上所述，由射流破甲的流体力学理论和以上公式可知，作为聚能装药的药型罩应具备以下基本要求：(1)致密性要求。药型罩是聚能装药的核心，在爆轰产物推动罩壁向轴线运动过程中，将能量传递给了药型罩。如

5、果这时的药型罩比较密实，致密性大，则药型罩的可压缩性很小，因此内能增加很少，能量的极大部分表现为动能形式，这样就可避免高压膨胀引起的能量分散使能量更为集中。为了提高聚能效应，就应设法避免高压膨胀引起能量分散而不利于能量集中的因素。因此，作为药型罩必须具有很高的致密性。(2)高密度要求。由公式(1)可知，射流与靶板的密度比P，／P，愈大，破甲深度L愈大，在同等条件下，应优先选用密度大的药型罩粉末材料。(3)延展性要求。由公式(1)可知，射流头部速度V，o和尾部速度1，，的比值yjO／1，f愈大，破甲深度￡愈大·延展性高的材料所形成的射流，当射流头部速度y扣和

6、尾部速度VJ的比值'，，o／1，，很大时，所形成的射流被拉的很长而不断裂，它的侵彻深度也越大。3粉末本身的基本特性及要求粉末本身的特性直接决定着药型罩的成型质量，最终影响着射流的侵彻效果。3．1单颗粒的性质及要求单颗粒的性质主要有理论密度、点阵结构、熔点、塑性、弹性、化学成分、电磁性质等。在选材时，除了要尽量选用理论密度大、弹塑性高的物质外，要结合烧结温度对材料的熔点进行要求。同时，因不同的粉末生产方法所生产的粉末，它们的性质也不同，如粒度、颗粒形状、密度、表面状态、晶粒结构、点阵缺陷、颗粒的气体含量、氧化物、活性等特性。其中颗粒形状有球形、进球形、树枝状

7、、片状、碟状、三角形、不规则形等形状。晶粒结构有单晶颗粒、多晶颗粒等选用材料时，应选取不同的颗粒形状、晶粒结构的、粒度物质进行搭配，这样的药型罩将来的致密性和密度都有很大的提高。经过我们的试验发现，表面发达和不发达的颗粒互相搭配使用，对最终的药型罩穿深有很大的提高，同时粉末药型罩的粒度配级比成份配比具有更重要的作用，合适的粒度配级能明显提高射流的侵彻深度。3．2粉末体的性质及要求除了单颗粒的性质以外，粉末体的性质如平均粒度、颗粒组成、比表面、松装密度、振实密度、流动性、压缩性、成形性、颗粒间的摩擦状态等对药型罩的性能也有重要影响。其中流动性是一个非常重要的

8、工艺性能，它对生产工艺的稳定、以及产品质量优劣都有重要影响。压缩性