钨锆合金穿甲试验：破片效果分析

进行钨锆合金破片对钢靶的穿甲试验，通过高速录像测试的方法获得不同弹靶作用条件下，破片撞击及靶后破碎、飞散、反应过程中的撞靶响应现象和靶后破片破碎、反应行为。

钨锆合金破片穿甲试验系统由弹体、靶体、加载装置及测试仪器等4部分构成。以常见储油罐结构为参考，选用常见的Q235A钢为靶体材料，结构尺寸为500 mm×500 mm×6 mm（长×宽×厚）。采用12.7 mm滑膛弹道枪加载，按照0°着角条件，进行不同着靶速度的破片穿甲试验。试验用钨锆合金破片为φ6 mm×6 mm圆柱形，共两种配比（材料的含锆量分别为A%和B%，A＜B），采用3种工艺（A-Q、A-QT、A-Z）制成，其破片类型、SEM观察图像和机械性能列于表17-4中。

由表17-4可知：3种工艺下钨锆合金破片材料的颗粒粒径绝大部分在10～30μm，其中A-Z型合金破片材料中的颗粒粒径略大于A-Q和A-QT型合金，但小于常见钨合金材料中30～40μm的颗粒粒径。粒径的减小使合金内微观结构更加紧密，但在压应力载荷作用下颗粒内部断裂的出现概率大幅度降低，黏结相撕裂或颗粒间断裂现象会更严重，材料的脆性断裂特征也将更加突出。

表17-4　试验用钨锆合金破片类型、SEM观察图像和机械性能

着靶速度为（800±50）m/s时，钨锆合金破片穿甲过程中撞击响应和靶后特征如表17-5所示。试验结果表明：

①钨锆合金破片贯穿Q235钢靶后火光持续时间在3～7 ms，与铝/聚四氟乙烯（Al/PTFE）、钛/聚四氟乙烯（Ti/PTFE）等反应材料为核的复合反应破片贯穿6 mm厚Q235A钢板后火光持续时间一致，但火光范围及破片破碎程度明显小于后者。

②抗压强度低的A-Z和B-Z型破片贯穿靶体后形成的靶孔周围有若干由微小颗粒冲击形成的凹坑。其中，抗压强度最低的B-Z型破片撞击后，靶孔周围微小凹坑最多，尤其在高速加载条件下十分明显，如图17-18（a）所示。抗压强度高的A-Q和A-QT型破片贯穿靶体后形成一个圆柱形的靶孔，具有较好的穿甲能力［图17-18（b）］；但破片的破碎和反应程度不高，最差的为A-Q合金，在800 m/s的着靶速度条件下，可观测到靶后飞出的大块未反应碎块。(www.xing528.com)

表17-5　钨锆合金破片穿甲过程中撞击响应和靶后特征

图17-18　钨锆合金破片对屏蔽钢板的穿甲试验结果

（a）A-Z型破片穿透靶板效果；（b）A-Q和A-QT型破片穿透靶板效果

③A-Z和B-Z型两种破片因抗压强度较低，在着靶速度分别大于1 600 m/s和1 200 m/s的条件下破碎行为明显发生于靶前，两种破片均难以百分百贯穿6 mm厚Q235A钢板。

由试验结果可见，在不同配比和烧结工艺条件下，破片高速撞靶后的破碎行为与反应敏感性不同。提高破片材料中的含锆量，不仅降低了材料的密度，合金的微观组织结构也不断恶化，高速撞靶时破片的破碎行为和反应特征明显，且破碎和反应在靶前、靶后均有发生，穿靶后火光范围大，持续时间长，释放能量多。