【摘 要】
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为了提高陆军单兵作战能力,弹药减重至关重要;药筒作为弹药的重要组成部分,材料由黄铜、钢发展到现在的轻质合金,目前轻质超高强铝合金药筒成为武器轻量化研究的主攻方向。铝合金药筒的研究并不成熟,首先,铝合金种类复杂,选择合适的原材料难度大;其次,药筒在射击过程中易出现烧蚀开裂缺陷;最后,铝合金有明显的腐蚀开裂倾向,长储性能面临着较大的威胁。针对某企业生产的铝合金药筒在射击试验中出现严重的烧蚀破裂问题,本
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为了提高陆军单兵作战能力,弹药减重至关重要;药筒作为弹药的重要组成部分,材料由黄铜、钢发展到现在的轻质合金,目前轻质超高强铝合金药筒成为武器轻量化研究的主攻方向。铝合金药筒的研究并不成熟,首先,铝合金种类复杂,选择合适的原材料难度大;其次,药筒在射击过程中易出现烧蚀开裂缺陷;最后,铝合金有明显的腐蚀开裂倾向,长储性能面临着较大的威胁。针对某企业生产的铝合金药筒在射击试验中出现严重的烧蚀破裂问题,本文分析得出药筒烧蚀破裂产生的原因,通过对比分析选择了合适的药筒原材料,对多道次成形工艺进行优化改善药筒底部的应力和组织均匀性,消除了药筒缺陷产生的根源,并通过研究淬火工艺优化药筒耐腐蚀性能。本文具体的研究内容如下:(1)铝合金药筒烧蚀破裂失效原因分析使用扫描电镜、光学显微镜对药筒的破裂部位进行微观组织分析,发现失效部位存在微小裂纹及微孔缺陷,并且破裂部位晶粒粗大,组织不均匀,裂纹的产生可能是基体内部缺陷造成的。对药筒原材料进行分析,发现组织不均匀,存在疏松和孔洞缺陷,导致药筒成形时产生裂纹或微孔聚集,使得射击时烧蚀破裂。(2)铝合金药筒原材料分析及选择对不同厂家提供的铝合金原材料进行成分分析,力学性能和微观组织检测,材料c的综合力学性能较好,抗拉强度达到527.02MPa,延伸率为12.2345%,电导率值也最高,为36.425%IACS。而且晶粒度均匀,微观组织无明显缺陷。c材料制备的药筒经过射击试验后壁部无烧蚀孔缺陷,底部烧蚀开裂明显减少。(3)铝合金药筒多道次成形工艺优化对铝合金药筒的整个成形过程进行仿真分析,发现冲盂和冲底过程对药筒底部影响最大,易使药筒底部产生缺陷。对冲盂模具、工艺参数及冲底模具进行优化,模具优化后在430℃下,速度为13.3mm/s,摩擦因子为0.3,药筒底部组织更加均匀,所受的应力减小。经过射击试验,药筒射击失效率达到要求。(4)铝合金药筒淬火工艺优化研究研究发现,淬火工艺中的淬火介质、淬火温度、淬火介质浓度、淬火转移时间四个影响因素主要是通过改变第二相体积分数和晶粒长宽比来影响耐腐蚀性能,实验得出20℃时使用5%Na Cl溶液进行淬火,淬火转移时间10s,可以在保证综合力学性能满足要求的基础上提高耐腐蚀性能。
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