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W-Cu合金具有高密度、高声速以及良好的塑性,是一种极具潜力的药型罩材料,目前对W-Cu合金药型罩破甲性能的研究结果显示,W-Cu合金药型罩的穿深比相同结构的紫铜药型罩提高了30%。为了探究W-Cu合金药型罩的破甲机理和影响因素,促进其应用,本文以W-Cu合金药型罩及其侵彻后的靶板为研究对象,通过静破甲试验和静破甲试验后对弹道表面残余射流及靶板的详细微观组织分析,对W-Cu射流的熔化、成分梯度等特征及其破甲机理进行了探讨,研究了W颗粒尺寸和合金元素添加对W-Cu合金药型罩破甲性能的影响及影响机理,并针对不同靶板材料分析了射流与靶板材料之间相互作用对药型罩破甲性能的影响。W-Cu射流特征及破甲机理的研究结果表明,射流在形成及侵彻靶板的过程中均未在侵彻方向上形成成分梯度,且仅在侵彻靶板的过程中发生了熔化。在射流侵彻靶板的过程中,W相携带射流中的大部分能量是射流侵彻的主要“实施者”,Cu相对射流的侵彻起润滑作用。射流与靶板之间的剧烈作用导致射流能量的横向耗散,使互相接触的射流和靶板发生熔化,熔融的W与靶板中的Fe发生反应,加剧了射流能量的耗散,熔融的Cu则减少了W相与靶板的接触几率,进而减弱了射流能量的耗散,提高了射流的破甲性能。Zn和Ni的添加对W-Cu合金药型罩破甲性能影响的研究结果表明,两种元素均提高了合金的力学性能,却降低了W-Cu合金药型罩的破甲性能。W-Cu合金中Zn和Ni的添加改变了粘结相得到熔点,降低了粘结相的润滑作用,促进了W与靶板中Fe的反应,加剧了射流能量的横向耗散;此外,Ni的添加提高了合金中W与粘结相的结合强度,加剧了射流侵彻过程中W的变形,进一步消耗了射流的能量。W-Cu合金药型罩对不同靶板材料破甲性能研究结果表明,射流对Cu靶的穿深远高于对钛合金靶以及45#钢靶的穿深。靶板与射流所含元素之间的反应对射流破甲性能具有很大的影响。在射流侵彻靶板的过程中,钛合金中的Ti以及45#钢中的Fe均与射流中的W发生了反应,加剧了射流能量的耗散,并形成了硬质相,进一步阻碍了射流的侵彻。但在射流侵彻Cu靶的过程中,Cu与W不发生反应,同时熔融的Cu对射流有着良好的润滑作用,减少了射流能量的消耗。W颗粒尺寸对W-Cu合金药型罩破甲性能影响的研究结果表明,W颗粒尺寸的减小提高了合金的力学性能,却降低了药型罩的破甲性能。细小的钨颗粒在烧结过程中容易发生长大及团聚,影响合金的组织均匀性,进而造成药型罩的非对称式压垮及射流分流,严重影响有效射流质量。此外,W颗粒尺寸的减小增加了W颗粒的比表面积,促进了W颗粒在短时间高温高压作用下的熔化,熔化的W易与靶板发生反应,最终加剧了射流能量的耗散。