浅谈尾翼稳定脱壳穿甲弹含能金属基材料弹芯技术体会

焦延博

（宜春先锋军工机械有限公司，江西 宜春 336000）

弹芯技术是尾翼稳定脱壳穿甲弹的关键部件，也是穿甲作用的主体所在，因此，穿甲弹的穿甲能力与弹芯材料的性能、结构有着密切关系。弹芯材料在目前最常见的是贫铀合金或钨合金，存在“击而不毁”的情况，对其进行深入研究显得尤为重要。

1 弹芯材料特性试验

通过现代粉末冶金技术，根据一定的比例将金属材料烧结而成的材料被称为含能金属基材料，其金属材料包括某稀土金属以及钴、钨、铁、镍、锰等，通过对配方中的钴/镍比例进行调整，来调整材料的抗压和抗拉强度；调整配方与参数是能够将4种含能属基材料制备，其编号分别为W-1、W-2、W-3、W-4，然后对其展开动态特性试验与静态性能试验。

1.1 动态特性试验

根据GJB3197-1998炮弹试验方法，以小口径弹道炮作为发射装置进行结构强度试验。射击过程中，膛压平均达到380～400MPa，需要将纸靶树立在弹道炮10m处，从而对弹芯出炮口后的飞行姿态进行观测，表1为结构强度试验结果。从结果能够了解到，弹芯密度与延伸率以及拉伸强度有关系，密度越高，延伸率、拉伸强度则会降低，并且会增加延伸率波动，同时抗压强度不变。从理论上讲，延伸率和抗拉强度必降低，弹芯有较良好的易碎性能，但在炮管内比较强的过载冲击下，很容易出现弹芯断裂的情况。W-1、W-2弹芯均出现横弹和断裂情况，这说明抗拉强度低于900MPa、延伸率小于7.8%时，弹芯难以满足射击强度要求，因此，后续研究通过W-3、W-4弹芯来进行。

表1 结构强度试验结果

1.2 静态性能试验

金属冲击、金属拉伸、金属压缩的试验方法以标准GB228-1987对材料进行压缩与拉伸，环境温度为10℃，相对湿度为60%，试件的直径为5mm，横截面长度为25mm，表2为试验结果。

表2 含能金属基材料拉伸、压缩试验结果

2 穿甲后效以及毁伤威力试验

利用小口径弹道炮进行射击，弹芯分为W-3、W-4以及93W钨合金3种状态。

2.1 破片杀伤试验

选取后效铝板为靶标，放置炮口50m处，共8层2mm2A12-T4，尺寸为1000mm×1000mm，间距为300mm。以（900±50）m/s的速度，将弹芯垂直撞击靶标，破片穿孔数统计结果如表3所示。其结果表明，W-3弹芯在该速度下所产生的破片穿孔总数最多，而93W钨合金弹芯穿透8层铝板基本不会形成破片，因此，W-3弹芯易碎性能最佳。

2.2 穿甲性能试验

将45mm603钢板设置为靶标，放置炮口50m处，尺寸为1000mm×1000mm。以（1200±50）m/s的速度，将弹芯着角45°对靶标撞击，W-3、W-4以及93W弹芯均试验了3发，效果如图2所示。该试验结果能够说明W-3、W-4以及93W钨合金弹芯均能够对靶标进行有效穿透，从而表明在抗压强度与密度相当的情况下，弹芯有着基本一致的穿甲能力，并且弹芯的穿甲能力与延伸率、拉伸强度没有显著的相关性。

2.3 引燃性能试验

然后在炮口50处靶标后方将盛满航空煤的油箱放置靶标，靶标为2mm2A12-T4铝板，共10L，油箱与铝板之间设置300mm间隔。以（950±50）m/s的速度，将弹芯对靶标进行垂直撞击，结果如表4所示。根据其中的相关数据，可以充分说明与93W钨合金弹芯相比，含能金属基材料弹芯的引燃性能更加显著。

2.4 引爆性能试验

设置50mmQ235的钢板靶标，放置炮口50m出，然后在靶标后方放置B炸药靶弹，靶弹壳体厚度为7mm，装药量为2.3kg，其密度为1.65g/cm3，撞击速度为（950±50）m/s，撞击角度为45°，分别对W-3、W-4、93W钨合金弹芯进行了3发试验。

结果显示，W-3、W-4均能够对靶后B炸药靶弹有效引爆，93W钨合金弹芯无法对其引爆。这说明，含能金属基材料弹芯的引爆性能明显优于93W钨合金弹芯。

3 结语

综上所述，抗拉强度和延伸率是影响含能钨材料适应性的主要参数，抗拉强度应当高于900MPa，延伸率应当超过7.8%，同时在破片性能上，W-3弹芯要明显优于W-4弹芯，所以延伸率可以控制在7.8%～10%的范围内，抗拉强度可以控制在900～1000MPa范围内。与传统93W钨合金弹芯相比，含能金属基材料弹芯的各个性能更具优势，能够极大地提高综合毁伤效能。