兵器粉末冶金技术及材料应用可行性分析与实例(三)

   2020-09-01 互联网中国铸造网12230
核心提示:(4)海军127mm制导炮弹尾翼这种尾翼有极严格的几何形状要求,总长198mm,翼型宽58mm,厚约9mm。原设计采用

(4)海军127mm制导炮弹尾翼这种尾翼有极严格的几何形状要求,总长198mm,翼型宽58mm,厚约9mm。原设计采用17-4PH钢铸件,最低强度为1172MPa。美国海军海面武器中心认为,可以用粉末冶金锻造技术制造这种高强度精密尾翼。他们采用4640钢粉340g(克),与0.48%石墨和0.75%硬脂酸锌混合压坯,烧结后达到80%-85%理论密度,然后于1200℃预热后立即进行精密等温模锻,锻后密度可达99.5%~100%理论密度,尺寸精度可达±2.5μm.机械性能均可满足设计要求,抗拉强度可达1207MPa,屈服强度达1193MPa,延伸率5.3%,断面收缩率25.0%,材料利用率达83%。(5)M567引信定位栓美国陆军证实了可以用粉末冶金技术制造炮弹引信中的铝件。其中,60和81mm迫弹引信定位栓原设计采用2014-T6铝棒坯,切削加工,材料抗拉强度为400MPa,根据该件功能,实际并不需要达到这一强度等级。采用粉末冶金技术制造这种零件,材料是工业201AB铝粉,成分与2014铝相似,经多模压机制成坯件后,于593℃氮气氛中烧结30分钟,再进行T4或T6状态固溶、时效热处理,机加为成品件。机械性能试验表明,T4热处理条件下,抗拉强度超过290MPa,屈服强度240MPa,延伸率5%一6%,T6条件下抗拉强度达350MPa,延伸率1%-2%。尺寸分析和密度测量结果表明,最终尺寸变化小于0.3%,材料密度达到99%理论密度。为证实其使用性能.进行了空气炮发射试验,将定位栓装在M567引信件中,评价其发射后的结构完整性,试验结果表明,未出现任何破坏或尺寸变化。成本分析表明,传统切削工艺中,有60%材料成为切削废料,而粉末冶金件中的切削材料损失不超过5%。分析表明总成本可降低25%。(6)粉末冶金弹带美国陆军为改进铁粉末冶金弹带性能,研究了铜熔渗铁粉末烧结弹带材料性能,结果表明铜熔渗可提高铁粉末冶金弹带强度。例如,铁粉压坯经1120℃烧结8分钟后,抗拉强度为365MPa,屈服强度为172MPa,延伸率21%,尺寸变化0.006,经铜熔渗1分钟后,抗拉强度提高到372MPa,屈服强度提高到220MPa,延伸率下降到19%,尺寸变化为0.008。(7)粉末冶金枪械零件美国陆军0.50口径M85机枪快慢机是一个复杂结构件。原采用4640钢锤锻、切削工艺制造。为降低成本,TRW公司用4640预合金钢粉通过粉末冶金锻造技术制造了400个粉末冶金锻造快慢机交给陆军进行考核。经过大量性能试验和室温与低温射击考核,结果非常令人满意。因此陆军制定了M-85机枪26种零件粉末冶金锻造的军用技术标准(MIL-F-45961)。对比分析结果表明,4640钢粉末冶金件的强度、韧性与锻钢件相当,硬度为30~33HRC,疲劳强度414MPa,室温夏氏V型缺口冲击值6.9kgf·m(公斤·力米),纤维组织为细回火马氏体。但是与传统工艺相比,成本降低50%,制造工序从27道减至7道,材料利用率从17%提高到90%。[影响]未来武器装备和技术的发展对武器零部件制造质量、经济可承受性、研制和制造生产周期、应急生产能力等都提出了一系列新挑战,新一代武器装备需要更先进的制造技术来满足这些要求。兵器粉末冶金技术不但是反坦克动能穿甲弹弹芯、导弹发动机喷管、陶瓷装甲元件、坦克动力传动系统摩擦片等元件的关键制造技术,而且由于它具有工艺成本低、材料利用率高、能实现净成型或近成型、适用于批量生产,用于取代某些兵器零件的常规制造工艺,能够实现提高产品性能,缩短周期,延长使用寿命,降低生产成本的效果,所以它将成为新一代武器装备发展的支撑性关键制造技术之一。瞳


 
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