专利摘要

本发明涉及一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，属于含能材料、活性破片材料领域。本发明将钨粉/锆粉置于全方位行星式球磨机中混合混匀；将均匀粉末置于定制模具中，预压成型，脱模；烧结，得到空心圆柱形产品A；将铝粉、钨粉和聚四氟乙烯粉置于全方位行星式球磨机中混合混匀，将均匀粉末填充入上述空心圆柱形产品A中，预压成型；烧结，得到最终产品。该材料作为含能材料，在静态下非常钝感、安全，具有一定的韧性和强度，可直接机械加工，而在高速冲击作用下，发生剧烈的爆炸、燃烧，产生高热高温；作为破片材料，利用高动能，冲击爆炸后释放出的高化学能，可以对目标实施侵彻、内爆、纵火和超压的综合毁伤。

权利要求

1.一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一：将钨粉/锆粉置于全方位行星式球磨机中混合混匀，得到均匀粉末；其中，钨粉的质量为钨粉和锆粉总质量的30～70％；

步骤二：将步骤一所得的均匀粉末置于空心压药模具中，预压成型，得到预压件A；

步骤三：将步骤二得到的预压件A件进行烧结，得到产品；

步骤四：将铝粉、钨粉和聚四氟乙烯粉置于全方位行星式球磨机中混合混匀；其中铝粉、钨粉和氟聚物的质量百分比范围为10～30％、0～60％和20～75％；

步骤五：将步骤四所得的均匀粉末填充至步骤三的产品置于模具中，预压成型；

步骤六：将步骤五得到的预压成型试件进行烧结，得到复合含能破片。

2.如权利要求1所述的一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，其特征在于：步骤一及步骤四所述的混合时长为1h～5h。

3.如权利要求1所述的一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，其特征在于：步骤二及步骤五所述的预压压强为10～50MPa。

4.如权利要求1所述的一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，其特征在于：步骤三所述的烧结温度为450～550℃，烧结时长为2～4h。

5.如权利要求1所述的一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，其特征在于：步骤六所述的烧结温度为360～390℃，烧结时长为2～4h。

说明书

技术领域

本发明涉及一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，属于含能材料、活性破片材料领域。

背景技术

随着武器装备的升级换代，一种“冲击引发反应”的高能钝感含能材料、活性破片材料——金属/氟聚物复合含能材料正越来越受到人们的关注。作为含能材料，它区别于传统的炸药、烟火药剂，它是由两种及以上的非爆炸性固体烧结而成，静态下非常钝感、安全，且具有一定的韧性和强度，可以直接进行机械加工，而在高速冲击作用下，发生剧烈的爆炸、燃烧，产生高热高温；作为活性破片材料，利用高动能，以及冲击爆炸后释放出的高化学能，可以对巡航导弹、弹道导弹和战斗机等空中目标实施诸如侵彻、内爆、纵火和超压的综合毁伤，大大提高毁伤效果，被广泛地用于制造或改良破片和药形罩。

过去报道的金属/氟聚物复合含能材料大多以铝和聚四氟乙烯(Al/PTFE)作为主要成分，强度、密度和活性均较低。为了提高其强度、密度和活性，进一步提高侵彻和爆炸的威力，申请公开号为CN107142397A的中国专利向组分中加入了重金属，制备了活铝粉/钨粉/聚四氟乙烯复合含能材料，当钨粉质量分数为60％时，其密度可达到3.88g/cm3，动态强度极限能达到119.3Mpa。

钨锆合金是典型的含能材料结构材料，在室温下相当稳定，且具有较高的强度，而在冲击载荷作用下，钨锆合金中的锆基元素因受冲击而诱发化学反应，释放出大量的热量。利用该特性制备的钨锆合金破片，即可利用其强度来侵彻贯穿目标，又可利用其释能特性对目标产生附加的毁伤，最终显著提高毁伤效果。

发明内容

本发明的目的是为了提高现有金属/氟聚物复合含能材料的强度、密度和活性，进一步提高侵彻和爆炸的威力，提供了一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，该方法采用混粉、模压、烧结工艺，过程简单，无特殊工艺要求。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，具体步骤如下：

步骤一：将钨粉/锆粉置于全方位行星式球磨机中混合混匀，得到均匀粉末；其中，钨粉的质量为钨粉和锆粉总质量的30～70％；

步骤二：将步骤一所得的均匀粉末置于空心压药模具中，预压成型，得到预压件A；

步骤三：将步骤二得到的预压件A件进行烧结，得到产品。

步骤四：将铝粉、钨粉和聚四氟乙烯粉置于全方位行星式球磨机中混合混匀；其中铝粉、钨粉和氟聚物的质量百分比范围为10～30％、0～60％和20～75％；

步骤五：将步骤四所得的均匀粉末填充至步骤三的产品置于模具中，预压成型；

步骤六：将步骤五得到的预压成型试件进行烧结，得到最终产品。

步骤一及步骤四所述的混合时长为1h～5h。

步骤二及步骤五所述的预压压强为10～50MPa。

步骤三所述的烧结温度为450～550℃，烧结时长为2～4h。

步骤六所述的烧结温度为360～390℃，烧结时长为2～4h。

有益效果

1、一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，采用常规的铝粉、锆粉、钨粉以及聚四氟乙烯粉为原料，来源广泛，价格低廉；采用常规的混粉、模压、烧结工艺，过程简单，无特殊工艺要求，成本低，便于批量生产。

2、本发明制备的一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片，相对于过去报道的铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)/钨粉破片，具有更高的强度、密度和活性，进一步提高侵彻和爆炸的威力。经过靶场试验，侵彻和爆炸的威力显著提高。

附图说明

图1是实施例1制备出的外层金属基内层聚合物基的复合含能破片以950m/s的初速撞击后的10mm厚树脂板的综合毁伤效果照片；

图2是实施例2制备出的外层金属基内层聚合物基的复合含能破片以900m/s的初速撞击后的3mm碳碳化硅基隔热板的综合毁伤效果照片；

图3是实施例3制备出的外层金属基内层聚合物基的复合含能破片以950m/s的初速撞击后的5mm碳碳化硅基隔热板的综合毁伤效果照片；

具体实施方式

下面结合实施例与附图对本发明做进一步说明。

实施例1

一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，具体步骤如下：

(1)首先制备外层金属基空心圆柱形试件；

称量、混粉：各组份质量比为：钨粉/锆粉＝30/70，即称取钨粉30g，锆粉70g。置于全方位行星式球磨机中混合1h，混匀；

模压：将上述混合均匀的粉末钨粉/锆粉置于空心圆柱形模具中压缩，压强30MPa，加压速率30N/s，保压时长4min，泄压速率30N/s，泄压后脱模，得到模压件；

烧结：将上述脱模后的模压件置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为450℃，烧结时长为2h，其中升温速率60℃/h，降温速率60℃/h，随炉冷却，得到空心圆柱形试件A。

(2)制备外层金属基内层聚合物基的复合含能破片。

称量、混粉：各组份质量比为：铝粉/钨/聚四氟乙烯＝10/30/60，即称取铝粉10g，钨粉30g，聚四氟乙烯粉60g，分别置于全方位行星式球磨机中混合1h，混匀；

模压：将上述混合均匀的粉末铝粉/钨/聚四氟乙烯装入上述试件A置于模具中压缩，压强30MPa，加压速率30N/s，保压时长4min，泄压速率30N/s，泄压后脱模，得到模压件；

烧结：将上述脱模后的模压件置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为380℃，烧结时长为2h，其中升温速率60℃/h，降温速率60℃/h，降温过程327℃保温2h，随炉冷却，得到外层金属基内层聚合物基的复合含能破片。

本实施例制备出的外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的密度为6.14g/cm3，感度为0。试件在应变率6000/s下强度极限为1150.51MPa，屈服强度为818.69MPa。以950m/s的初速撞击10mm厚的树脂板，发生爆燃，穿透靶板，如附图1所示。

实施例2

一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，具体步骤如下：

(1)首先制备外层金属基空心圆柱形试件；

称量、混粉：各组份质量比为：钨粉/锆粉＝50/50，即称取钨粉50g，锆粉50g。置于全方位行星式球磨机中混合1h，混匀；

模压：将上述混合均匀的粉末钨粉/锆粉置于空心圆柱形模具中压缩，压强30MPa，加压速率30N/s，保压时长4min，泄压速率30N/s，泄压后脱模，得到模压件；

烧结：将上述脱模后的模压件置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为500℃，烧结时长为2h，其中升温速率60℃/h，降温速率60℃/h，随炉冷却，得到空心圆柱形试件A。

(2)制备外层金属基内层聚合物基的复合含能破片。

称量、混粉：各组份质量比为：铝粉/钨/聚四氟乙烯＝20/20/60，即称取铝粉20g，钨粉20g，聚四氟乙烯粉60g，置于全方位行星式球磨机中混合1h，混匀；

模压：将上述混合均匀的粉末铝粉/钨/聚四氟乙烯装入上述试件A置于模具中压缩，压强30MPa，加压速率30N/s，保压时长4min，泄压速率30N/s，泄压后脱模，得到模压件；

烧结：将上述脱模后的模压件置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为380℃，烧结时长为2h，其中升温速率60℃/h，降温速率60℃/h，降温过程327℃保温2h，随炉冷却，得到外层金属基内层聚合物基的复合含能破片。

本实施例制备出的外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的密度为4.36g/cm3，感度为0。试件在应变率6000/s下强度极限为1008.43MPa，屈服强度为802.27MPa。以900m/s的初速撞击3mm碳碳化硅基隔热板，发生爆燃，如附图2所示。

实施例3

一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法，具体步骤如下：

(1)首先制备外层金属基空心圆柱形试件；

称量、混粉：各组份质量比为：钨粉/锆粉＝70/30，即称取钨粉70g，锆粉30g。置于全方位行星式球磨机中混合1h，混匀；

模压：将上述混合均匀的粉末钨粉/锆粉置于空心圆柱形模具中压缩，压强30MPa，加压速率30N/s，保压时长4min，泄压速率30N/s，泄压后脱模，得到模压件；

烧结：将上述脱模后的模压件置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为550℃，烧结时长为2h，其中升温速率60℃/h，降温速率60℃/h，随炉冷却，得到空心圆柱形试件A。

(2)制备外层金属基内层聚合物基的复合含能破片。

称量、混粉：各组份质量比为：铝粉/钨/聚四氟乙烯＝26/0/73，即称取铝粉26g，钨粉0g，聚四氟乙烯粉73g，分别置于全方位行星式球磨机中混合1h，混匀；

模压：将上述混合均匀的粉末铝粉/钨/聚四氟乙烯装入上述试件A置于模具中压缩，压强30MPa，加压速率30N/s，保压时长4min，泄压速率30N/s，泄压后脱模，得到模压件；

烧结：将上述脱模后的模压件置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为380℃，烧结时长为2h，其中升温速率60℃/h，降温速率60℃/h，降温过程327℃保温2h，随炉冷却，得到外层金属基内层聚合物基的复合含能破片。

本实施例制备出的外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的密度为3.94g/cm3，感度为0。试件在应变率6000/s下强度极限为1050.47MPa，屈服强度为804.91MPa。以950m/s的初速撞击5mm碳碳化硅基隔热板，发生爆燃，如附图3所示。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种外层金属基内层聚合物基的复合含能破片的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。