钨锆合金破片穿燃过程分析

钨锆合金是由钨（W）粉末、还原剂锆（Zr）及少量黏合剂等组成，通过压制、烧结或化合，合成具有适当冲击反应阈值和速率的高密度材料，是一类高强度活性材料（High Strength Reactive Materials）。

钨锆合金破片对屏蔽燃油的引燃过程如下：破片撞击屏蔽金属壁面，开坑侵入后开始侵彻。在侵彻过程中，因存在靶体阻力，破片出现局部破裂。贯穿金属壁时刻，拉伸脉冲作用下破裂破片沿多条表面裂纹断裂后，形成若干个大小不同的破碎块或颗粒；同时，破片高速撞击过程中的冲击功转化为材料的温升，在靶后形成飞溅的燃烧破碎群，释放出大量的热，引燃油面上层的可燃混合物。综上所述，钨锆合金破片对屏蔽燃油的穿燃过程可分为开坑侵入、破裂侵彻、贯穿破碎、反应放热和引燃共5个阶段，如图17-17所示。

图17-17　钨锆合金破片对屏蔽燃油的穿燃过程

（a）开坑侵入；（b）破裂侵彻；（c）贯穿破碎；（d）反应放热；（e）引燃

据此可见，影响钨锆合金破片对屏蔽燃油穿燃能力的主要因素如下：

①破片开坑侵入的完整性，即在撞靶开坑侵入阶段是否有破碎现象发生。(www.xing528.com)

②破片的侵彻能力，即能否完全贯穿屏蔽金属板。

③破片靶后的破碎行为，即靶后破碎形成碎块或颗粒的大小。

④破碎颗粒的反应、放热效应，即靶后破碎颗粒的反应阈值、释能大小及速率。

根据其对屏蔽燃油穿燃过程的定性分析可知，具备优良穿燃能力的钨锆合金破片的主要技术特征在于：密度和抗压强度高，抗拉强度低，活性适当，放热性高，放热反应持续性好。

因此，可采用能量逐级放大的技术途径，以高密度钨粉（密度：19.35 g/cm3）为基体，添加一定比例的高体积热值锆粉（密度：6.49 g/cm3），实现合金材料的高密度、高强度和高活性；同时，加入少量更易反应的金属元素，确保材料反应对撞击过程具有敏感性，实现材料反应以燃烧活化梯度逐级放大的模式进行，降低合金材料的冲击反应阈值，提高合金材料的撞击反应可靠性，增加合金材料的反应时间和放热量。此外，为了提高合金的强度和韧性，添加微量铁、镍黏合剂及石蜡粉增塑剂，通过烧结的方式实现粉末间的冶金结合，使材料具有力学强度和物理性能，并在合金成形过程中通过对粉末颗粒粒径和烧结温度的控制，实现材料内微观组织结构和宏观力学特性的调节。