【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非晶合金材料一种非晶合金药型罩及其制备方法。
技术介绍
1、长期以来聚能破甲战斗部被广泛用于是各个领域中，如石油勘探，侵彻工事等，药型罩作为聚能破甲战斗部的核心部件，其材料的性能是决定聚能破甲战斗部破甲能力的关键因素。引爆高能炸药后，药型罩被压垮形成射流，侵彻毁伤目标，药型罩被压垮后所形成的射流长度越长、密度越大、速度越高、连续性越好，破甲能力就越强，因此射流的连续性、速度和射流长度对聚能破甲战斗部对目标的破甲性能有着重要的影响。
2、非晶合金药型罩具有高密度和高声速，这有助于提高射流的侵彻能力。同时，非晶合金的强度、硬度和弹性极限通常优于传统材料，这使得药型罩在爆炸过程中更不容易破碎。另一方面，非晶合金在高速冲击下展现出良好的塑性和韧性，有助于在爆炸过程中形成高速、稳定的金属射流。在高应变率条件下，非晶合金仍能保持一定的塑性变形能力，减少射流断裂的风险。
3、因此针对上述研究背景，开发适合大面积推广使用的、兼顾热稳定性能、形成能力、力学性能与耐腐蚀性能的非晶合金药型罩材料应该具有天然优势。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对上述技术现状提供一种热稳定性好的非晶合金药型罩。
2、本专利技术所要解决的第二个技术问题是针对上述技术现状提供一种非晶合金药型罩的制备方法。
3、本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种非晶合金药型罩，其特征在于：所述非晶合金药型罩的化学式为(cu47zr45
4、优选地，所述a和b满足：96≤a≤100，0≤b≤4。a和b是稀土元素微合金化的成分区间，a小于96会导致起不到净化熔体的效果，在96≤a≤100的区间内，可以降低原材料成本，同时达到提高合金体系混乱度的效果。另一方面，含量大于b可能使原子间形成有序排列，形成金属间化合物，影响非晶形成能力
5、优选地，所述稀土元素m为y、dy、gd和er的一种或多种。
6、本专利技术解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种非晶合金药型罩的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
7、s1、配料：按照各组分的重量百分比称取原料；
8、s2、熔炼：将步骤s1所配制的原料通过真空感应熔炼成料球；
9、s3、料球酸洗：将料球进行酸洗处理；
10、s4、压铸：将步骤s3酸洗后的料球进行真空压力铸造成形，得到铸件；
11、s5、冷却处理：将步骤s4所得的铸件放入水中冷却，得到铸型；
12、s6、数字加工：将步骤s5所得的铸型通过计算机数字化控制加工得到非晶合金药型罩。
13、优选地，在步骤s1中，将称取后的原料放入超声清洗器中，用酒精清洗10～15min，随后放入烘干炉中在200℃下保温20min。
14、优选地，在步骤s2中，将步骤s1所配制的原料放入真空感应炉后，采用二级机械泵抽真空后反通入惰性气体进行熔炼；所述熔炼功率为15～20kw，熔炼温度为1300～1500℃，保温时间为10～15min。浇铸过程中加入除杂网过滤熔体杂质；通过真空感应熔炼预制非晶合金母合金料球，在熔炼过程中加入除杂网可进一步提高原材料纯度，避免因杂质元素引入基体而产生晶化现象。
15、优选地，在步骤s3中，所述酸洗液为质量分数为10％～15％的稀硝酸水溶液，酸洗时间为20～40s。
16、优选地，在步骤s4中，采用的模具为真空压铸药型罩模具；压铸前对真空压铸药型罩模具进行预热保温，所述预热温度为180～200℃。
17、优选地，在步骤s4中，压铸时，将步骤s3得到的酸洗后的料球放入真空压铸机的感应线圈中熔炼，线圈通过感应电流使合金熔化，所述感应线圈加热功率为3～6kw，熔炼温度为1000～1200℃；所述压铸的压射的压力为10～12mpa，压射速率为0.7～1.8m/s，压射时间为1.8～2.2s。采用压力铸造方式促进充型，压力的引入有利于提高熔体在模具中的冷却速率，提高非晶形成能力；该压力铸造技术可使材料近净成形，减少后续加工量，提高材料利用率，同时可以制造形状复杂、轮廓清晰的零件，为设计提供了更大的灵活性，并且生产效率高和尺寸精度高，表面质量优良，材料利用率高，更适用于大规模生产。真空压铸工艺具有高成型效率、短生产周期和高精度的优点。此外，非晶合金需要快速冷却以形成非晶态结构，压铸条件下能够满足这一要求。
18、优选地，在步骤s2中，使用的料球模具为一体化串联式模具，熔炼制得的单个料球质量为98～102g，每炉熔炼制得的料球数量为100～120个。
19、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
20、①组织均匀性：非晶合金的组织呈长程无序的非晶态，内部没有晶粒、晶界以及其他晶体材料常见的缺陷，相当于晶粒无限细化；
21、②非晶合金在过冷液相区具有超塑性特征，具有与常规晶体材料完全不同的变形特征，有利于形成连续、稳定的金属射流，提升侵彻能力；
22、③非晶合金药型罩的元素包括zr、cu、al和稀土元素，从而达到优化非晶合金的形成能力、热稳定性、力学性能和耐腐蚀性能；在cu-zr-al非晶合金系中加入微量稀土元素可净化合金熔体，稀土元素的加入能有效的提高组元之间的混乱度和混合焓，提高非晶合金体系的热稳定性和非晶形成能力。
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1.一种非晶合金药型罩，其特征在于：所述非晶合金药型罩的化学式为(Cu47Zr45Al8)aMb，其中，a和b均为摩尔比；M为稀土元素。
2.根据权利要求1所述的非晶合金药型罩，其特征在于：所述a和b满足：96≤a≤100，0≤b≤4。
3.根据权利要求1所述的非晶合金药型罩，其特征在于：所述稀土元素M为Y、Dy、Gd和Er的一种或多种。
4.一种权利要求1-3任一权利要求所述的非晶合金药型罩的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的非晶合金药型罩的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，将称取后的原料放入超声清洗器中，用酒精清洗10～15min，随后放入烘干炉中在200℃下保温20min。
6.根据权利要求4所述的非晶合金药型罩的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，将步骤S1所配制的原料放入真空感应炉后，采用二级机械泵抽真空后反通入惰性气体进行熔炼；所述熔炼功率为15～20kw，熔炼温度为1300～1500℃，保温时间为10～15min。
7.根据权利要求4所述的非晶合金药型罩的制备方法，
8.根据权利要求4所述的非晶合金药型罩的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，采用的模具为真空压铸药型罩模具；压铸前对真空压铸药型罩模具进行预热保温，所述预热温度为180～200℃。
9.根据权利要求4或8所述的非晶合金药型罩的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，压铸时，将步骤S3得到的酸洗后的料球放入真空压铸机的感应线圈中熔炼，线圈通过感应电流使合金熔化，所述感应线圈加热功率为3～6kw，熔炼温度为1000～1200℃；所述压铸的压射的压力为10～12MPa，压射速率为0.7～1.8m/s，压射时间为1.8～2.2s。
10.根据权利要求4所述的非晶合金药型罩的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，使用的料球模具为一体化串联式模具，熔炼制得的单个料球质量为98～102g，每炉熔炼制得的料球数量为100～120个。
...【技术特征摘要】
1.一种非晶合金药型罩，其特征在于：所述非晶合金药型罩的化学式为(cu47zr45al8)amb，其中，a和b均为摩尔比；m为稀土元素。
2.根据权利要求1所述的非晶合金药型罩，其特征在于：所述a和b满足：96≤a≤100，0≤b≤4。
3.根据权利要求1所述的非晶合金药型罩，其特征在于：所述稀土元素m为y、dy、gd和er的一种或多种。
4.一种权利要求1-3任一权利要求所述的非晶合金药型罩的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的非晶合金药型罩的制备方法，其特征在于：在步骤s1中，将称取后的原料放入超声清洗器中，用酒精清洗10～15min，随后放入烘干炉中在200℃下保温20min。
6.根据权利要求4所述的非晶合金药型罩的制备方法，其特征在于：在步骤s2中，将步骤s1所配制的原料放入真空感应炉后，采用二级机械泵抽真空后反通入惰性气体进行熔炼；所述熔炼功率为15～20kw，熔炼温度为1300～1500℃，保温时间为10～15min...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋博宇，曹立军，汪明明，黄伟，赵孝孝，董鑫，张延松，阮金琦，冯宏伟，陈子明，
申请(专利权)人：中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：发明
国别省市：
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