鎢基合金電子束燒蝕特性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代兵器的發(fā)展，各種遠(yuǎn)距離精確殺傷武器層出不窮，傳統(tǒng)的炮彈、火箭彈射程開始顯現(xiàn)不足，為了解決這一問題，在其彈體加裝高性能小型沖壓發(fā)動機成為一種重要手段。小型沖壓發(fā)動要求其在較短的時間產(chǎn)生大量能量，這就需要其噴管尤其是喉襯具有良好的可靠性。本文參考目前國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀，使用鎢銅及鎢鎳鐵合金作為假想材料，利用SOLO型強流脈沖電子束（HCPEB）轟擊試樣模擬噴管內(nèi)部燒蝕過程中的升溫?zé)嵴鸷蜔釠_擊現(xiàn)象，而后對其顯微組織形貌、顯微硬度、XR

2、D物相以及磨損摩擦特性等進(jìn)行了大量定性及定量分析，目的在于探索可能的優(yōu)質(zhì)高效鎢基噴管喉襯材料。
　　使用高強度（13KV、180A）HCPEB分別0次、20次、40次、80次轟擊鎢銅合金試樣。顯微形貌特征顯示，隨著轟擊次數(shù)的提高，試樣表面組織結(jié)構(gòu)遭受更大程度的破壞，具體表現(xiàn)為鎢骨架晶粒熔融重聚晶粒長大形成凸起，銅的分散相蒸發(fā)燒蝕并在熱應(yīng)力拉伸撕裂作用下形孔隙。其表面顯微硬度從206kgf/mm2下降到157kgf/mm2，表明HC

3、PEB的熱沖擊作用導(dǎo)致金屬試樣“軟化”。分析XRD測試結(jié)果，通過波形圖得知其在轟擊燒蝕過程中相結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生明顯變化，但各項含量發(fā)生變化，一方面W相與Cu相燒蝕分離含量降低，另一方面Cu相由于其相對較低的熔沸點（1083.4℃、2567℃）導(dǎo)致其幾乎損耗殆盡。在磨損摩擦方面，磨痕寬度從551μm增加到719μm，說明瞬態(tài)升溫?zé)嵴鹱饔弥率蛊淠湍p性能明顯降低，摩擦系數(shù)先降后升同時整體提升的趨勢，可以解釋為熱沖擊造成了試樣表面平整度的降低和

4、粗糙程度的提升，同時還降低了試樣在穩(wěn)定摩擦階段阻止微裂紋產(chǎn)生的能力。
　　使用同樣強度和次數(shù)的HCPEB對鎢鎳鐵合金試樣進(jìn)行試驗，各項檢測結(jié)果顯示，在40次轟擊前后有較大區(qū)別。顯微形貌特征顯示，40次轟擊前，金屬試樣組織結(jié)構(gòu)的破環(huán)主要體現(xiàn)在鎳鐵粘結(jié)相區(qū)域孔隙的撕裂拉伸，40轟擊后，鎢基體晶粒開始熔融融化，液相金屬的運動使晶界被打破、孔隙被填充，使得試樣表面得到一定程度的“修復(fù)”。其表面顯微硬度從初始的419kgf/mm2下降到40

5、次的394kgf/mm2在再到80次的398kgf/mm2，表明組織結(jié)構(gòu)的修復(fù)有效遏制了硬度的進(jìn)一步下降。分析XRD測試結(jié)果，從波形圖同樣得知在轟擊過程中相結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定不變，但同時檢測出微量的FeNi化合物。含量方面各相均有蒸發(fā)飛濺的損耗，不同之處在于，F(xiàn)e、Ni相損耗較大但40次轟擊之前損耗較緩，這主要是由于其相對較高的熔沸點一定程度上抵御了低次轟擊之下的熱沖擊。磨損摩擦方面，磨痕寬度在40次轟擊以后不升反降，說明整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與致密