一种通过力学性能渐变实现EFP精准成型的药型罩的制作方法

本发明属于弹药的战斗部，具体涉及一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩。

背景技术：

1、爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,efp)，在炸药装药爆轰驱动下由金属药型罩加速并翻转形成，金属药型罩通常为球缺、弧锥或曲线复合等形状，依靠自身动能远距离飞行对目标攻顶打击。由于其对炸高不敏感且靶后效应显著等优势，广泛应用于末敏弹、攻顶导弹、巡飞弹和无人值守弹药系统，是攻顶型反装甲智能弹药的主要毁伤元。

2、根据efp对目标的毁伤机制，如何形成一个具有良好飞行稳定性能的、紧凑的、能拉长的高速弹丸，是该领域的核心技术。解决这一问题的关键是控制所形成的弹丸长度、形状和质量等有关参数，而其中药型罩是至关重要的影响因素,药型罩的材料性能可直接影响弹丸的爆炸成形过程及其毁伤威力。为了提升爆炸成型弹丸对装甲目标的打击能力，采用密度更高、韧性更好的金属药型罩材料，通过精密的战斗部炸药装药与药型罩匹配获得更高的飞行速度和更优异的气动外形，从而提高爆炸成型弹丸的长径比和飞行稳定性。如图1所示，现有技术的药型罩受爆轰过程高温、高压、高应变率影响，efp成型形态随药型罩结构变化较为敏感，大长径比拉伸条件下efp容易缩颈进而断裂成前后两部分，严重制约efp的大长径比成型和稳定飞行，影响战斗部毁伤威力提升。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，利用非均质药型罩的强度、塑性等力学性能渐变分布对efp成型的“薄弱处”精准强化，进而实现efp大长径比可靠成型和威力提升。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

3、一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，所述药型罩为回转体曲面；所述药型罩边缘形成的截面为圆形；所述药型罩边缘形成的截面为药型罩底面；所述药型罩底面的半径为r3；所述药型罩底面圆心和药型罩顶点的连线与药型罩底面垂直；使用平行于药型罩底面的圆c1和c2将药型罩曲面分割为三个区域；其中c2的半径为r2，c1的半径为r1，r3>r2>r1；所述c1和c2之间的药形罩曲面区域为过渡区域；所述c1至药型罩顶点之间的药形罩曲面区域为高强度区域；所述c2与药型罩底面的药形罩曲面区域为高塑性区域。

4、所述高强度区域的面积与药型罩总面积的比值为sfit；sfit的范围为4％≤sfit≤16％。

5、所述高塑性区域的面积与药型罩总面积的比值为splas；splas的范围为：splas≥36％。

6、所述药型罩的高强度区域与高塑性区域的强度差不小于30mpa。

7、所述药型罩的高强度区域与高塑性区域的延展率的差值≥10％。

8、所述药型罩回转体曲面的形状为偏心亚半球形或锥形或弧锥结合形或球缺形或偏心亚半球形。

9、所述药型罩的材料为单质金属或合金类金属。

10、所述药型罩的材料为单质金属的药型罩成型方法为：通过非平衡凝固方法制备晶粒组织梯度变化的母坯材料，通过热处理的方式对母坯材料局部或表面组织结构进行处理，使得母坯材料形成沿径向或轴向梯度变化的组织结构，获得沿径向或轴向梯度变化的药型罩。

11、所述型罩的材料为合金类金属的药型罩成型方法为：通过粉末冶金，形成材料成分沿径向或轴向变化的母坯材料，通过成形技术消除粉末冶金中残留的缺陷，实现变形过程中成分的均匀和对称分布，获得径向梯度成分的药型罩。

12、所述单质金属为紫铜或纯钽；所述合金材料为钽钨合金。

13、本发明的有益效果是：

14、(1)本发明提供的一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，通过强韧化等梯度调控技术，按需控制药型罩塑性和强度分布，使药型罩在指定方向具有力学性能渐变的特征，可进一步提高efp的长径比和毁伤威力。

15、(2)本发明突破了传统药型罩材料和炸药性能的制约，在现有efp用药型罩结构设计的基础上增加了材料设计/调控的新维度，提高了战斗部设计的自由度，有助于对efp成型的控制。

16、(3)本发明的药型罩可采用锥形、弧锥结合形、球缺形、偏心亚半球形等不同结构，便于基于现有药型罩结构的工程化推广和替换，应用前景广泛。

技术特征：

1.一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，其特征在于：所述药型罩为回转体曲面；所述药型罩边缘形成的截面为圆形；所述药型罩边缘形成的截面为药型罩底面；所述药型罩底面的半径为r3；所述药型罩底面圆心和药型罩顶点的连线与药型罩底面垂直；使用平行于药型罩底面的圆c1和c2将药型罩曲面分割为三个区域；其中c2的半径为r2，c1的半径为r1，r3>r2>r1；所述c1和c2之间的药形罩曲面区域为过渡区域；所述c1至药型罩顶点之间的药形罩曲面区域为高强度区域；所述c2与药型罩底面的药形罩曲面区域为高塑性区域。

2.根据权利要求1所述的一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，其特征在于：所述高强度区域的面积与药型罩总面积的比值为sfit；sfit的范围为4％≤sfit≤16％。

3.根据权利要求1所述的一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，其特征在于：所述高塑性区域的面积与药型罩总面积的比值为splas；splas的范围为：splas≥36％。

4.根据权利要求1所述的一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，其特征在于：所述药型罩的高强度区域与高塑性区域的强度差不小于30mpa。

5.根据权利要求1所述的一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，其特征在于：所述药型罩的高强度区域与高塑性区域的延展率的差值≥10％。

6.根据权利要求1所述的一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，其特征在于：所述药型罩回转体曲面的形状为偏心亚半球形或锥形或弧锥结合形或球缺形或偏心亚半球形。

7.根据权利要求1所述的一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，其特征在于：所述药型罩的材料为单质金属或合金类金属。

8.根据权利要求7所述的一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，其特征在于：所述药型罩的材料为单质金属的药型罩成型方法为：通过非平衡凝固方法制备晶粒组织梯度变化的母坯材料，通过热处理的方式对母坯材料局部或表面组织结构进行处理，使得母坯材料形成沿径向或轴向梯度变化的组织结构，获得沿径向或轴向梯度变化的药型罩。

9.根据权利要求7所述的一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，其特征在于：所述型罩的材料为合金类金属的药型罩成型方法为：通过粉末冶金，形成材料成分沿径向或轴向变化的母坯材料，通过成形技术消除粉末冶金中残留的缺陷，实现变形过程中成分的均匀和对称分布，获得径向梯度成分的药型罩。

10.根据权利要求7所述的一种通过力学性能渐变实现efp精准成型的药型罩，其特征在于：所述单质金属为紫铜或纯钽；所述合金材料为钽钨合金。

技术总结本发明提供了一种通过力学性能渐变实现EFP精准成型的药型罩，主要解决药型罩受爆轰过程中高温、高压、高应变率影响导致大长径比拉伸条件下EFP容易缩颈进而断裂成前后两部分的问题。本发明通过按需控制药型罩塑性和强度的材料性能分布，使药型罩在指定方向具有力学性能渐变的特征，实现对EFP成型“薄弱处”的精准强化，进而提升EFP长径比和威力，突破了现有药型罩材料和炸药性能的制约，为大长径比EFP设计提供了新思路，进一步提高EFP长径比。技术研发人员：郁锐,王雅君,李正坤,廖裕刚,唐婧,杜华池,胡文谦,魏琨竺,杨宝良,任良受保护的技术使用者：西安现代控制技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/27