【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于含能材料、活性破片材料，更具体地，涉及一种基于硬质合金和含钨非晶合金的含能复合连接件、其制备方法和应用。
技术介绍
1、小口径脱壳穿甲弹通常由高比重钨合金组成，具有射速高、反应快、机动性强、穿甲能力好等优点，可以应对来袭的无人机、导弹等空中打击能力强的目标。但是这种惰性穿甲弹存在一个致命的问题，由于钨芯穿甲弹是动能弹，它主要依赖动能毁伤机理和机械贯穿毁伤，普通的钨芯穿甲弹弹芯对来袭的导弹、无人飞机会出现“击而不毁”的问题，使得己方战斗人员出现伤亡和武器装备被摧毁，处于不利局面，因此要提高穿甲弹的毁伤效能。
2、含能破片是指具备一定力学性能，常规条件下稳定性好，但在高应变率冲击载荷作用下能引发材料组元间或组元与环境间剧烈化学反应，释放出大量能量的一种新型毁伤材料。该材料通常由两种或更多种非爆炸固体组成，包括铝热剂、金属/聚合物、亚稳态分子复合材料、金属基活性材料等。但是这些材料虽具有较高的能量反应和毁伤威力，但其密度和强度一般较低，这容易导致破片在穿甲过程中提前发生爆炸和破裂，对内部目标的毁伤效果大大降低。
3、同时，为了提高破片的穿甲能力，穿甲破片弹通常通过外壳包裹或者机械锁合的方式连接在一起，存在连接不牢固、飞行不稳定和毁伤效果不佳等技术问题。
4、专利cn108425057a公开了一种易碎型穿甲弹钨合金及其制备方法，该钨合金材料由w粉与ni粉、fe粉、re粉和al2o3粉末混合烧结而成，al2o3粉末降低钨合金抗拉强度从而提高了材料的易碎性，该方法依然只能产生机械贯穿毁伤，不
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于硬质合金和含钨非晶合金的含能复合连接件、其制备方法和应用，旨在解决现有技术采用惰性穿甲弹对于无人机、导弹等目标“击而不毁”导致人员和武器装备遭受损失，以及传统弹芯头与弹芯体采用外壳包裹或者机械锁合等连接工艺连接不牢固、飞行不稳定和毁伤效果不佳等技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于硬质合金和含钨非晶合金的含能复合连接件，包括头端穿透部分和尾端破片部分，所述头端穿透部分采用的材料为硬质合金，所述尾端破片部分采用的材料为含钨非晶合金；
3、其中，所述头端穿透部分采用的硬质合金的强度大于所述尾端破片部分采用的含钨非晶合金的强度，所述头端穿透部分采用的硬质合金的硬度大于所述尾端破片部分采用的含钨非晶合金的硬度；
4、所述头端穿透部分和尾端破片部分通过放电等离子烧结实现一体化连接。
5、优选地，所述头端穿透部分与所述尾端破片部分的长度比为0.5~1.5。
6、优选地，所述头端穿透部分包括最头端主穿透部分和次头端次穿透部分两个区域，并设置所述次头端次穿透部分为梯度硬质合金材料，所述梯度硬质合金材料的密度在沿头部至尾部的方向上梯度上升，使得该含能复合连接件整体重心向后移动，且靠近所述含能复合连接件的形心，从而确保该含能复合连接件飞行平稳。
7、进一步优选地，所述梯度为结构梯度和/或成分梯度；通过调控制备所述梯度硬质合金时采用的原料成分的含量或调控制备所述梯度硬质合金时烧结过程中的温度场分布得到密度在沿头部至尾部的方向上梯度上升的次头端次穿透部分硬质合金材料。
8、按照本专利技术的另一个方面，提供了一种所述的含能复合连接件的制备方法，包括如下步骤：
9、（1）将头端穿透部分采用的硬质合金块体上待连接的表面进行毛化处理，得到毛化处理的头端穿透部分硬质合金块体待连接表面；
10、（2）将尾端破片部分采用的非晶合金粉末和钨增强相粉末混合均匀，获得尾端破片部分采用的钨/非晶合金复合粉末；
11、（3）通过放电等离子烧结将步骤（2）所述钨/非晶合金复合粉末与步骤（1）所述毛化处理的硬质合金块体待连接表面直接进行放电等离子烧结连接，得到所述含能复合连接件；或者，
12、先通过放电等离子烧结将步骤（2）所述钨/非晶合金复合粉末制备成非晶合金复合材料块体，然后将其待连接的表面进行毛化处理，得到毛化处理的尾端破片部分采用的非晶合金复合材料块体待连接表面；然后将所述毛化处理的尾端破片部分采用的非晶合金复合材料块体待连接表面与步骤（1）所述毛化处理的头端穿透部分采用的硬质合金块体待连接表面焊接在一起，得到所述含能复合连接件。
13、按照本专利技术的另一个方面，提供了一种穿甲破片弹，其弹芯材料包含如所述的含能复合连接件。
14、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
15、（1）本专利技术提供的一种基于硬质合金和含钨非晶合金的含能复合连接件，充分兼顾到含能材料的侵彻能力与毁伤效果，本专利技术选择硬质合金作为穿透部分，含钨非晶合金复合材料作为破片部分。硬质合金具有高硬度和高断裂韧性，能够有效穿透外壳；非晶合金复合材料具有高强度、高能量密度和良好的塑性变形能力，能够在高应变速率下爆燃并释放大量能量，产生大量破片对目标造成毁伤。而通过放电等离子烧结可以实现硬质合金穿透部分与非晶合金复合材料破片部分制备与连接的一体化，由此解决现有技术采用惰性含能材料对于目标“击而不毁”导致人员和武器装备遭受损失等技术问题。
16、（2）本专利技术提供的一种基于硬质合金和含钨非晶合金的含能复合连接件的制备方法，通过放电等离子烧结将尾端破片部分采用的钨/非晶合金复合粉末与毛化处理的头端穿透部分采用的硬质合金块体待连接表面直接进行烧结连接，得到本专利技术的含能复合连接件；或者，先通过放电等离子烧结将尾端破片部分用钨/非晶合金复合粉末制备成非晶合金复合材料块体，然后将毛化处理的尾端破片部分用非晶合金复合材料块体待连接表面与毛化处理的头端穿透部分用硬质合金块体待连接表面焊接在一起，得到可用于穿甲破片弹的含能复合连接件。穿甲破片弹含能材料的常见制备工艺为模压-烧结成型法、爆炸成型法等，但是这些方法各自在不同方面存在缺陷，如模压-烧结法得到的材料密度不均匀，而爆炸成型法存在爆炸安全及噪声污染和产品制造公差难以控制等问题，这些对于含能破片的强度、密度等性能都有一定程度的影响。而本专利技术首先选本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于硬质合金和含钨非晶合金的含能复合连接件，其特征在于，包括头端穿透部分和尾端破片部分，所述头端穿透部分采用的材料为硬质合金，所述尾端破片部分采用的材料为含钨非晶合金；
2.如权利要求1所述的含能复合连接件，其特征在于，所述头端穿透部分采用的硬质合金其维氏硬度大于或等于15 GPa，抗弯强度大于或等于1500 MPa，断裂韧性大于或等于10MPa•m1/2；和/或，
3.如权利要求1所述的含能复合连接件，其特征在于，所述头端穿透部分与所述尾端破片部分的长度比为0.5~1.5。
4.如权利要求1所述的含能复合连接件，其特征在于，所述头端穿透部分包括最头端主穿透部分和次头端次穿透部分两个区域，并设置所述次头端次穿透部分为梯度硬质合金材料，所述梯度硬质合金材料的密度在沿头部至尾部的方向上梯度上升，使得该含能复合连接件整体重心向后移动，且靠近所述含能复合连接件的形心，从而确保该含能复合连接件飞行平稳；
5.如权利要求1至4任一项所述的含能复合连接件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的制备方法，其
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钨/非晶合金复合粉末中钨增强相粉末的体积分数占比在20%~60%内。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）通过放电等离子烧结将步骤（2）所述尾端破片部分采用的钨/非晶合金复合粉末与步骤（1）所述毛化处理的头端穿透部分采用的硬质合金块体待连接表面直接进行放电等离子烧结连接，烧结连接的温度设置在非晶合金的过冷液相区内，烧结压力为50~150 MPa，烧结时间为5~30 min，升降温速率为10~100 K/min；和/或，
9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述头端穿透部分采用的硬质合金包括最头端主穿透部分和次头端次穿透部分，且所述次头端次穿透部分采用密度沿头部至尾部梯度上升的梯度硬质合金；
10.一种穿甲破片弹，其特征在于，其弹芯材料包含如权利要求1至4任一项所述的含能复合连接件。
...【技术特征摘要】
1.一种基于硬质合金和含钨非晶合金的含能复合连接件，其特征在于，包括头端穿透部分和尾端破片部分，所述头端穿透部分采用的材料为硬质合金，所述尾端破片部分采用的材料为含钨非晶合金；
2.如权利要求1所述的含能复合连接件，其特征在于，所述头端穿透部分采用的硬质合金其维氏硬度大于或等于15 gpa，抗弯强度大于或等于1500 mpa，断裂韧性大于或等于10mpa•m1/2；和/或，
3.如权利要求1所述的含能复合连接件，其特征在于，所述头端穿透部分与所述尾端破片部分的长度比为0.5~1.5。
4.如权利要求1所述的含能复合连接件，其特征在于，所述头端穿透部分包括最头端主穿透部分和次头端次穿透部分两个区域，并设置所述次头端次穿透部分为梯度硬质合金材料，所述梯度硬质合金材料的密度在沿头部至尾部的方向上梯度上升，使得该含能复合连接件整体重心向后移动，且靠近所述含能复合连接件的形心，从而确保该含能复合连接件飞行平稳；
5.如权利要求1至4任一项所述的含能复合连接件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：龚攀，胡飞，王新云，马云飞，杨旭啸，金俊松，邓磊，张茂，唐学峰，邓冰辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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