一種用于小口徑高炮或近防炮的復合炮管材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于小口徑高炮或近防炮的復合炮管材料及其制備方法，該復合炮管由25Cr3MoNiNb鋼管和Ta-Hf鉭鉿合金管組成，經(jīng)爆炸復合后實現(xiàn)了金屬原子間固相結(jié)合，它的耐高溫燒蝕能力強，結(jié)合強度高，使用壽命長，是一種新型的、先進的現(xiàn)代小口徑高速炮炮管復合材料。
【專利說明】一種用于小口徑高炮或近防炮的復合炮管材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于小口徑高炮或近防炮的復合炮管材料及其制備方法，屬于復合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]小口徑高炮射速快，低空射擊無死角，射擊成本低，是地對空導彈的重要補充，更是陣地低空防御的主要力量。為了提高武器效能，現(xiàn)代小口徑高炮的一個重要的研究方向是發(fā)展更快的彈丸速度和射擊速度、更高的炮口能量。
[0003]另外，在大型艦船中，近防炮是防空導彈的有益補充，當來襲敵方導彈或飛機進入10公里近防區(qū)時，近防炮啟動，并在一分鐘內(nèi)發(fā)射多達幾千枚的炮彈，在艦船周圍交織成一個彈幕，對來襲目標實施有效攔截。目前隨著現(xiàn)代超音速反艦導彈的飛速發(fā)展，防御方對近防炮發(fā)射速度要求也越來越高。
[0004]小口徑高炮或近防炮的共同特點是射速、彈丸速度非常快，在此條件下，炮管將承受更高的火焰溫度，炮管內(nèi)膛的燒蝕磨損也將更加嚴重，使用壽命從而急速下降。目前常用的預(yù)防炮管燒蝕的方法是在鋼炮管內(nèi)部電鍍一層耐燒蝕金屬鉻，但是電鍍鉻層和鋼炮管的結(jié)合強度不高，經(jīng)多次射擊后，鉻鍍層易開裂或脫離，因此，目前小口徑高炮或近防炮急需一種能耐高溫腐蝕、使用壽命長的炮管材料。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有炮膛耐燒蝕技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是發(fā)明一種用于小口徑高炮或近防炮的、高強度、耐高溫燒蝕、耐磨損的復合炮管材料，以適應(yīng)小口徑高炮的射速、初速和炮膛溫度越來越高的要求。
[0006]技術(shù)方案:
[0007]該雙金屬復合炮管由兩層金屬材料組成:炮管基層材料和包覆層。炮管基層材料選用25Cr3Mo3NiNb鍛造鋼管，包覆層選用耐高溫燒蝕的TA-HF鉭鉿合金。
[0008]其中25Cr3Mo3NiNb是常用的炮管材料，它的主要元素的質(zhì)量分數(shù)(％):碳(0.3)，鉻(3.0)，鑰(3.0)，銅(0.2)，氮(0.01)硅(0.1)，錳(0.2) ；Ta-Hf 合金的主要元素的質(zhì)量分數(shù)):鉭(88)，鉿⑷，鶴(8)。Ta-Hf合金在1095在1093°C以上具有高強度和抗氧化能力，是優(yōu)良的耐高溫燒蝕金屬材料。該Ta-Hf?合金在室溫下的極限抗拉強度為1030MPa，屈服強度為980MPa，伸長率為15% ;在1482 °C時，其各項相應(yīng)值為:245MPa，21OMPa 和 67%。
[0009]制備方法包括:
[0010](I):用專用手持拋光工具機將鋼管和鉭鉿合金管的內(nèi)外表面拋光打磨至表面粗糖度 Ra < 6nm。
[0011](2)如圖1所示，將鋼管和鉭鉿合金管裝配在一起放入模具中，雙管之間保持適當間隙，在鉭鉿合金管中裝入適量炸藥，在最上端插入雷管，并點燃雷管，引爆炸藥，鉭鉿合金管在炸藥爆轟波的推動下，依次發(fā)生塑性變形，與鋼管發(fā)生劇烈碰撞，從而復合在一起，形成一個固相冶金結(jié)合的雙金屬復合材料管。
[0012](3))取出復合好的雙金屬復合管，為了消除爆炸焊接時爆轟波對金屬材料沖擊留下的應(yīng)力，將該雙金屬管放入熱處理爐中，進行退火。
[0013](4)將該復合管矯形，并在鉭鉿合金管內(nèi)刻制膛線，即可制得復合炮管材料。
[0014]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的用于小口徑高炮或近防炮的復合炮管材料，是一種新型的復合金屬材料。其結(jié)合界面組織緊密，結(jié)合率為100%，結(jié)合強度遠遠高于電鍍耐燒蝕層和物理氣相沉淀金屬層，具有非常好的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為雙金屬復合炮管爆炸復合工藝示意圖；
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0017]實施例1
[0018]該雙金屬復合炮管由兩層金屬材料組成:炮管基層材料和包覆層。炮管基層材料選用25Cr3Mo3NiNb鍛造鋼管，包覆層選用耐高溫燒蝕的TA-HF鉭鉿合金。
[0019]其中25Cr3Mo3NiNb25Cr3Mo3NiNb是常用的炮管材料，它的主要元素的質(zhì)量分數(shù)(%) --碳(0.3)，鉻(3.0)，鑰(3.0)，銅(0.2)，氮(0.01)硅(0.1)，錳(0.2) ;Ta_Hf?合金的主要元素的質(zhì)量分數(shù)(％):鉭(88)，鉿(4)，`鎢(8)。Ta-Hf合金在1095在1093°C以上具有高強度和抗氧化能力，是優(yōu)良的耐高溫燒蝕金屬材料。該Ta-Hf合金在室溫下的極限抗拉強度為1030MPa，屈服強度為980MPa，伸長率為15% ;在1482°C時，其各項相應(yīng)值為:245MPa，2IOMPa 和 67%。
[0020]本次試驗所用的25Cr3Mo3NiNb鋼管壁厚為7mm，內(nèi)徑為32mm ；Ta-Hf合金管壁厚
0.5mm,內(nèi)徑為 30mm。
[0021]制備方法包括:
[0022](I):用專用手持拋光工具機將鋼管和鉭鉿合金管的內(nèi)外表面拋光打磨至表面粗糖度 Ra < 6nm。
[0023](2)如圖1所示，將鋼管和鉭鉿合金管裝配在一起放入模具中，雙管之間保持適當間隙，在鉭鉿合金管中裝入適量炸藥，在最上端插入雷管，并點燃雷管，引爆炸藥，鉭鉿合金管在炸藥爆轟波的推動下，依次發(fā)生塑性變形，與鋼管發(fā)生劇烈碰撞，從而復合在一起，形成一個固相冶金結(jié)合的雙金屬復合材料管。
[0024](3))取出復合好的雙金屬復合管，為了消除爆炸焊接時爆轟波對金屬材料沖擊留下的應(yīng)力，將該雙金屬管放入熱處理爐中，進行退火。
[0025](4)將該復合管矯形，并在鉭鉿合金管內(nèi)刻制膛線，即可制得復合炮管材料。
[0026]經(jīng)檢驗，該雙金屬復合炮管材料兩種金屬材料之間結(jié)合緊密，復合率達到100%，結(jié)合強度達到580MPa，是一種非常好的新型炮管材料。
【權(quán)利要求】
1.一種用于小口徑高炮或近防炮的復合炮管材料及其制備方法，其特征在于該復合炮管由25Cr3MoNiNb鋼和Ta-Hf鉭鉿合金組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于小口徑高炮或近防炮的復合炮管材料及其制備方法，其特征在于該制備方法包括以下內(nèi)容: (1):用專用手持拋光工具將25Cr3MoNiNb鋼管和Ta-Hf鉭鉿合金管的內(nèi)外表面拋光打磨至表面粗糙度Ra < 6nm。 (2)如圖1所示，首先，在25Cr3MoNiNb鋼管⑵外澆注混凝土模具(1)，其作用是保護25Cr3MoNiNb鋼管(2)不受爆炸沖擊波的破壞；待混凝土模具(I)凝固定型后，將25Cr3MoNiNb鋼管(2)和Ta-Hf鉭鉿合金管(3)裝配在一起，雙管之間保持適當間隙；在Ta-Hf鉭鉿合金管(3)中裝入適量炸藥(4)，在最上端插入雷管(5)，點燃雷管(5)，引爆炸藥(4)，Ta-Hf?鉭鉿合金管(3)在炸藥(4)的爆轟波的推動下，依次發(fā)生塑性變形，與鋼管(2)發(fā)生劇烈碰撞，從而復合在一起，形成一個固相冶金結(jié)合的雙金屬復合管。 (3)取出復合好的雙金屬復合管，為了消除爆炸焊接時爆轟波對金屬板沖擊留下的應(yīng)力，將該雙金屬管放入熱處理爐中，進行退火。 (4)將該復合管 軋制矯形，并在Ta-Hf鉭鉿合金管(3)內(nèi)部刻制膛線，即制得復合炮管材料。
【文檔編號】B23P15/00GK103615929SQ201310424565
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】段綿俊, 魏玲, 張曉南, 楊俊峰, 盧曉勇, 洪津, 江潤蓮, 谷靜, 張中威 申請人:魏玲, 段綿俊