药型罩材料技术发展现状和趋势

　药型罩材料技术发展现状和趋势

　破 甲技 术 作为攻击装甲目标的一种重要手段，近几十年来在我国进行了系统的研究。在破甲战斗部方面:对起爆源、调整器、辅药柱、隔板、主药柱、药型罩等各个环节，都进行了详细研究。在破甲机理方面:对药型罩的压垮、射流的形成、侵彻过程的研究，均比较深人。在破甲弹对目标的侵彻方面:对炸高的影响、着靶姿态、引信瞬发度、破甲深度的动静差等也都进行了研究。此外，在测试手段、计算技术、模拟技术等方面都进行了大量研究工作。随着装甲技术的不断更新，对破甲技术的要求也越来越高。空心装药战斗部与各种制导技术的结合使之成为目前最具威力的反装甲武器，近年来随着子母弹、末敏弹以及末制导炮弹等各种制导武器的发展，更加拓宽了空心装药战斗部的应用前景。作为空心装药战斗部的关键部件之一的药型罩，其研究也相应地得到了加强，并取得很多进展。药型 罩 有 两大基本类型，即角度小于700的锥形药型罩和角度大于120“的盘形或球缺形药型罩。当炸药引爆之后，锥形罩内表面形成轴向射流，而外表面材料朝与射流相反的方向形成一个大的柞体。射流头部速度超过10 km/s。采用这种药型罩的战斗部，适宜攻击厚装甲目标。当炸 药 引 爆之后，盘形或球缺形药型罩向前翻转，形成弹丸。人们称这种弹为爆炸成形弹(EFP).它们的应变速率和应变比锥形罩的低得多，但破孔较大。因此，爆炸成形弹适宜攻击较薄的装甲目标，例如坦克的顶装甲及舰船等。

　1 空心装药破甲弹锥形罩技术

　 90 年 代以 来，国外在铜药型罩的基础上，研究了铝、钨、镍等单金属及钨合金、徕合金、超塑合金和非晶态合金等锥形罩罩材。对这些罩材的研究涉及材料的化学成分、静态和动态力学性能、显微结构等内容，涉及到电铸、单晶和其它一些新制造方法在内的先进制造工艺。研究的目的是获得具有高密度、

　稳定、延性好、速度高和抗旋等特点的高质量射流，以便有效侵彻现代复合装甲。为了进一步提高破甲威力，反现代反应装甲和复合装甲，国外还研究了多级和新结构药型罩。

　1.1 单金属药型罩

　 研究 和 实 践证明，材料的塑性、密度和声速与侵彻性能直接相关。塑性好的材料易于加工成形，可形成侵彻性能较好的长射流。而射流的长度与侵彻深度成正比关系。此外，总侵彻深度还同射流密度与靶密度之比的平方根成正比关系，因而罩材的密度越高，侵彻深度将越深。材料的声速越高，射流的伸长速度越快，有利于射流侵彻装甲。因此，材料的塑性、密度和声速是选择药型罩材料不可缺少的参考指标。

　1.1.1 铜

　 纯铜 是 锥 形罩普遍采用的材料。其原因是，纯铜具有优良的综合性能，即塑性好，密度和声速较高，最终获得延性射流。国内外的研究人员详尽地研究了铜药型罩的影响因素，研究了不同显微结构、不同再结晶温度对铜药型罩射流特性的影响，研究了材料杂质及晶粒尺寸和结构对药型罩射流性能的影响。除了传统的制造工艺外，还研究了多种制造工艺，如电铸药型罩、单晶铜药型罩技术。

　1.1.2 钨

　 钨具 有 高 声速和高密度，是一种药型罩侯选材料。虽然钨材在室温条件下非常脆，但是，钨罩可获得延性良好的射流。目前，钨罩由于射流破断性能不稳定，而限制了实际应用。国外对钨罩射流的脆性破断性能进行了研究，得出钨罩射流的脆性破断性能可能与高温脆性有关。

　1.1.3 镍

　镍与 铜 相 比，都是塑性优良的材料，密度相伺，声速却较高。镍罩形成射流的头部速度为11400m/s，比铜罩形成射流的速度大约高巧%。因此，镍是一种良好的药型罩侯选材料。目前，美国的海尔法导弹串联战斗部的主装药已采用电铸镍药型罩。法国、德国均试验了镍药型罩，研究了晶粒尺寸与射流延性的关系以及晶粒尺寸的影响因素。

　1.2 合金药型罩

　 近几 年 来 ，国内外都在积极寻求更高性能的药型罩新材料。其中一条途径就是研制高性能合金药型罩，包括W一CU,Re一Cu,Ni 合金以及超塑合金等。

　1.2.1 钨合金

　 W 一C u合 金因具有高密度，用作药型罩可改善射流对均质钢靶的侵彻性能。但W与Cu不能互相溶解，难以用常规工艺制造，所以其发展相当缓慢。日本采用粉末冶金技术成功地制造了W一Cu合金。

　1.2.2 镍合金

　 199 2 年 ，瑞典粉末技术公司提出了一种高密度、高延性镍基单相合金材。据称，该药型罩的侵彻性能远远高于纯铜药型罩。

　1.2.3 超塑合金 法国 研 究 了具有超塑性细晶Zn一Al,C u 一Zn合金药型罩可产生理想射流，但是由于这些材料的射流对靶板强度敏感而缺乏实用性。合金 药 型 罩的缺点就是合金密度不均匀，射流性能不稳定。需要解决的问题是精密制粉和精密粉末冶金技术，目标是使材料微区密度均匀，没有缺陷，并且可获得高致密度。

　1.3 新结构药型罩

　 随着 反 应 装甲的出现，串联战斗部应运而生。它的基本原理是:用前边

　一个小破甲战斗部引爆反应装甲，为后面的主破甲战斗部扫清通道，避免了反应装甲盒爆炸后产生的爆轰波和破片对主射流的干扰。无论美国或者西欧研制的新一代反坦克破甲弹，都考虑了串联战斗部方案。实践证明，国外配置成功的串联战斗部，破甲威力远远大于配置单一药型罩的普通破甲弹。对药型罩结构的改进，可以提高或改变装药质量与药型罩质量的比值，借此控制射流速度，使侵彻性能得到提高。

　2 爆炸成形弹丸(EFP )技术

　 爆炸 成 形 弹丸(EFP)是反坦克弹药的一个新支。它的爆炸成形类似于破甲弹射流的形成，不同之处是药型罩为大锥角，因而在压垮过程中药型罩要翻转，最终形成一个弹丸。同时该弹对装甲目标的侵彻又类似于穿甲弹。因此,它是把破甲和穿甲联系于一体的一种新型弹丸。爆炸 成 形 弹丸(EFP)与普通破甲弹相比，具有以下特点:①对炸高不敏感;②反应装甲对其干扰小;③侵彻后效大。由于 爆 炸 成形弹丸(EFP)是从顶部攻击坦克要害部位，顶部攻击面积大，弹丸的攻击效果又不受炸高的限制，特别是爆炸成形弹丸(EFP)能够有效攻击披挂了反应装甲的坦克，而且后效又大，所以是一个应用前景广泛的新弹种。它与制导武器结合是对付直升机、坦克及其它装甲车辆顶部防护的有力武器。

　爆炸 成 形 弹丸(EFP)是末敏弹的关键部件之一。美国1972年就完成了末敏弹的概念研究，1985年已经突破了末敏弹的技术关键。继美国之后，德国、法国和瑞典等国也都开展了末敏弹的研究。我国从70年代即开展了末敏弹的可行性研究，同时开始了关键技术的攻关，其中爆炸成形弹丸(EFP)战斗部是关键技术之一。影 响爆 炸 成形的主要因素有:炸药性能、药型罩材料和锥角。关于药型罩材料:钨合金密度高、强度高，侵彻效果好，但由于其脆性和不易成型，应用难度较大。国外目前广泛采用钮罩，但其成本高，我国尚未进行试验。目前

　试验大部分采用紫铜。

　2.1 单金属药型罩材料

　 爆炸 成 形 弹丸(EFP)的罩材目前主要是软钢或紫铜。研究表明，罩材特性如强度和密度对形成爆炸成形弹丸(EFP)有着重要影响。如果罩材强度、塑性差，则跟不上变形速度，在变形过程中罩体会破碎。因此，为形成弹丸，减小变形过程中的质量损失，必须选择韧性、塑性较好的材料，尤其要考虑材料的动态特性。目前正在研究的韧性较好的重金属有Ta,U. 2.1.1 延性铁

　 延性 铁 的 塑性类似于铜，是爆炸成形弹丸(EFP)用药型罩广泛使用的材料之一。

　2.1.2 铜

　 2.1.2 铜

　 纯铜 是 爆 炸成形弹用药型罩普遍采用的材料。其原因是纯铜塑性很好，密度较高。

　2.2 新结构药型罩

　 多级 球 缺 形药型罩英国 亨 廷 有限公司研究一种爆炸成形弹，其中有两个口部朝向完全相反的球缺形药型罩。这两个球缺形药型罩口部与战斗部飞行方向垂直。当战斗部飞越目标时，爆炸成形弹丸(EFP)对目标实施攻击。

　德 国应 用 研究公司研究了串联重金属双球缺药 型罩。战斗部中的装药爆炸后，双球缺形药型罩生 成一前一后在同一弹道上飞行的两个弹丸。前一弹 丸可用于攻击反应装甲，后一弹丸用于破坏主装甲。

　法 国军 械 部研究了一种带有变壁厚紧贴双球缺 形药型罩的战斗部。

　在装 药 量 给定的条件下，双药型罩产生的爆炸 成形弹丸质量要比单药型罩的大，而且在弹道上的 速度降低较小，终点弹道效果也较好。

　就侵 彻 特 性而言，爆炸成形弹丸(EFP)很难与 现代的动能弹和优化破甲弹的高速射流相比。然 而，它在这两类侵彻装甲弹药中占有重要的地位。

　一方面，爆炸成形弹丸(EFP)不需要象动能弹那样 直接向目标发射和具有很高的速度;另一方面与成 形装药弹头相比，爆炸成形弹丸(EFP)不要求直接 接触被侵彻靶而发生作用，而且因为爆炸成形弹质 量较大，所以在侵彻之后它具有比破甲弹更高的二 次效应。

　随着 先 进 的爆炸成形弹和现代传感技术的发 展，利用爆炸成形弹自动对付装甲车辆新系统的研 究将会不断发展和加强。

　3 总结 随着 材 料 科学技术的发展，破甲弹用药型罩材 料与技术研究取得了一系列重大进展。除传统的铜 药型罩材料外，又逐步研究了多种金属材料。破甲 弹各部分与最终形成的射流或弹丸各部分之间存在 着对应关系，对这种对应关系认识的逐步加深，今后 会出现各种形式的药型罩。各种性能的材料和最佳 结构使药型罩既具有先进材料效应又具有先进结构

　效应，从而大大提高了破甲弹的侵彻威力。