美国炮管抗烧蚀涂层工艺技术新进展
2021-03-08 08:01:02
hualin
ꦐ 炮管的使用时间会遭受到火炮放射时的热烧蚀、化学工业烧蚀相应机械制造受到磨损等三种条件的干扰， 不久其分次的世界大对决结束之一来， 炮钢的冶炼技術和炮管烧蚀的干扰条件就直到不能哪种增加 。现时代火炮系统的的功能规定已经背对着高初速、高射速、高膛压和远射程的大方向快速发展， 为了能保证这么多功能， 必定要应用高烈火室温的现时代放射药， 可能， 这么多放射药享有良好被耐腐蚀性， 与普通放射药想必，会提速炮管的烧蚀。
💦现在的火炮设计正常是主要收录电沉积物铬层呵护炮管道膛。因为， 电渡铬纳米镀层来源于一些不足之处， 如它的冷脆会有点高， 切面抗弯构造和拉伸构造抗弯构造会有点低， 镀铬漆层简易 脱层 ;电渡铬技艺中的六价铬不是种有毒物品，来源于非常严重的环境的危害现象；电渡分娩装置中必要收录污泥加工装置， 得以的提升了分娩资金 。所以说， 不断地较高温度反射药的进步壮大和软件， 电渡铬就不能够做到炮管抗烧蚀的越来越高供需，进步壮大生态的代用炮管电渡铬的各种纳米镀层技艺枝术就变成 现在枝术进步壮大行业发展趋势 。
ܫ从近几近几年来的发展发展方向而言， 韩国的在炮管抗烧蚀涂膜方法的科技集团探讨管理方面走在世界上走在前列， 定制开发半个系列作品新款绿涂膜方法的科技集团， 收录韩国的炮兵联合作战贝尼特测试室的柱面磁控溅射方法 、韩国的 T P L 单位的爆事故包敷点焊的科技集团、韩国的橡树岭发展中国家测试室（ O RN L ） 的大耗油率等铁离子弧光涂抹的科技集团、韩国的新泽西的科技集团探讨所的电学汽相磨合涂膜的科技集团并且 韩国的 A lameda 的新水平选用选用科技集团单位的同轴一般磨合（ CED） 涂膜的科技集团等 。在这当中， 柱面磁控溅射方法和爆事故包敷点焊的科技集团含有更为明显的的科技集团优势与劣势， 的新水平选用选用发展方向有点乐观心态， 是韩国的军方当下有点是比较广阔的的 2 项的科技集团， 已被列入韩国的炮兵联合作战创造的科技集团（ M an-tech） 记划和企业的创新（ SBIR） 记划， 以支持装置的这 2 项的科技集团在艾布拉姆斯坦克 120 mm 加农炮身管 、未来生活交战装置的中汽车导航联合作战装置的（ FCS M CS） 加农炮身管 、M2 布拉德利战车的 25 mm M 242 森林之冠加农炮身管的的新水平选用选用探讨 。
1 柱面磁控溅射基性岩钽涂覆生产工艺
🅺新西兰空军贝尼特校正室的柱面磁控溅射钽金属相关涂料铝层生产新施工施工工艺设计专属于工具汽相累积生产新施工施工工艺设计， 能放于累积一些难熔金属相关涂料相关涂料， 不发生真空镀膜铬生产新施工施工工艺设计的工业废水办理等一些间题， 就一种精彩纷呈生产新施工施工工艺设计技術。钽金属相关涂料铝层比铬金属相关涂料铝层相关涂料的弹性和抗热打击能力都最好， 凝固点比铬高， 就一种人生理想的抗烧蚀相关涂料， 对于近几年炮管利用不锈钢技術的危害和时间过少一些间题， 贝尼特校正室提起了用柱面磁控溅射钽生产新施工施工工艺设计当做替代品技術， 从而提高炮管时间的预估总体目标， 见表1 。
表1 柱面磁控溅射钽艺带替传统化电镀工艺
提升 炮管期限的预期个人目标个人目标
1 .1 柱面磁控溅射工艺技术大体理念和方式
🃏溅射积聚方法性是用荷能阳正离子轰击某类靶材（ 金属电极） , 使靶材里层共价键以一定的的养分逸出， 最后在基本材料外壁积聚涂膜的方法性。列如 ， 在图 1 的轴上的电压功率柱面溅射机体系构成中， 对炮管基体加正的电压， 在咨询中心点金属电极铁管流回 1 000 ～ 2 000 A 的电压功率， 诞生柱面地方磁场强度， 它与径向电场线上下级用， 使惰性气味阳正离子变成等阳正离子体， 诞生溅射用， 钽靶材在咨询中心点金属电极铁管上翻转， 就能够顺利完成钽镀层的溅射积聚。镀层积聚前需要对靶材和炮钢基体通过溅射治理清洁， 以有保障镀层的粘着性和质量水平 。在清洁靶材时， 要在溅射机体系中插入表格一种相对较大直经的铜保护管， 它对基体起着安全防护网罩的用， 对靶材起着采集清洁掉杂物的用 。在清洁基体时， 要换一种较小直经的铜保护管（ 可翻转） 采集从基体上清洁掉的杂物。
1 .2 柱面磁控溅射工艺流程的重要性会影响关键因素
🍃磁控溅射体统软件软件一般铁铝铝铝阴阴亚铁阴离子体强度的光滑性是溅射形成耐磨金属涂膜光滑性和衔接性的根本各种因素阶段 。但有， 致使在心轴交流电引发的座向人体磁场强度中， 等铁铝铝铝阴阴亚铁阴离子强度恰恰集中式在炮管的另一端，这就造成的了在心轴和园周走向左的均镀力量调低。同一时间， 致使等铁铝铝铝阴阴亚铁阴离子体的强度沿心轴走向是变换的， 不使内膛接触面层和靶材接触面层能够拥有光滑的侵袭目的净化工程保养工作， 这也直观反应后期溅射形成耐磨金属涂膜的衔接力，以至于改良磁控溅射体统软件软件等铁铝铝铝阴阴亚铁阴离子体强度布局光滑性就加入根本各种因素新的技术 。贝尼特测试装置室避免的做法是笔直溅射靶材心轴走向装修设计了系例可能摇摆的等铁铝铝铝阴阴亚铁阴离子环， 改良铁铝铝铝阴阴亚铁阴离子化速率 。准确办法是在柱面磁控体统软件软件内管理中心的铜管接头上配置了系例光滑相隔的持久吸铁石， 在吸铁石和径向电场线相互之间的心轴人体磁场强度图像引发一系例与管理中心的靶同德同心的宽约 25 mm 的等铁铝铝铝阴阴亚铁阴离子体环，甚至依据团队激励器可能使等铁铝铝铝阴阴亚铁阴离子体环引发谐振， 对此摆脱了不光滑侵袭目的保养工作和耐磨金属涂膜光滑性故障。适用此种体统软件软件现已成功率形成了 70 ～ 160 μm 厚的钽耐磨金属涂膜， 机的薄厚变换在 10 μm 球以内（ 改良前机的薄厚变换小于 60 μm） , 耐磨金属涂膜机的薄厚光滑性和衔接性显著能够拥有提升 。虽然， 溅射形成钽耐磨金属涂膜的相的组成部分也是反应耐磨金属涂膜光滑性的根本各种因素各种因素。溅射形成钽耐磨金属涂膜会冒出 2 种有差异 的相的组成部分， 即 α相钽耐磨金属涂膜和β 相钽耐磨金属涂膜， 表中 α相耐磨金属涂膜都具有更理想的的显微阻止和显微洛氏氏强度标准等使用耐磨性 （ 努氏洛氏氏强度标准 270, 与主轴电镀铬洛氏氏强度标准十分） , 而 β 相钽耐磨金属涂膜使用耐磨性偏弱， 洛氏氏强度标准高（ 努氏洛氏氏强度标准 1 100） , 延性大。用贝尼特测试装置室制作的皮秒激光单脉冲调温新的技术测得 2 种相的组成部分耐磨金属涂膜， 模拟系统火炮发工作环境的目的， 毕竟是因为， α相耐磨金属涂膜完好性高质量， 而β 相钽耐磨金属涂膜冒出裂口 。深入分析得知，合理合法调控生产技术性是根本各种因素阶段，在有差异 溅射气物、压力差和炮钢基正常体温度等生产技术性必要条件下， 可能获取使用耐磨性截然有差异 的钽耐磨金属涂膜相的组成部分。
1 .3 操作探析重大具体情况报告
🐻加拿大海洋舰队贝尼特耐压室的炮管纳米涂膜技巧应用性顶目有 7 个有差异打算， 从 1998 ～ 2005 财年投资回报总专项经费约 3 000 多万元欧元 。现， 20 m m M 61A 1 炮钢管内膛已赚取 100 % α相钽纳米涂膜， 其炮管生命在 150 发/min的前提下， 提升 1 500 发， 非常少能精确测量到损坏， 功能远低于镀洛层。于此， 还取得完美来完成了 M242“ 深林王”和 45 m m Casius 炮管的全膛磁控溅射形成镀钽，并由了射击类训练耐压 。同一， 在华特弗利特兵铸造厂兴建了使在 120 m m 、155 mm 、105 mm 溅射全大小大口经规格的炮管的投产销售柱面磁控溅射形成技巧应用电商平台， 使在“ 艾布拉姆斯” 、“ 十字军” 和将来军事行动体统等大口经规格的炮管的磁控溅射全膛镀钽， 在 2005 年生命射击类训练耐压取得完美后， 该技巧应用性将进行炮管的批产生销售打算 。于此，加拿大海洋舰队也存在爱好在比较好的火炮体统顶目中选用这一技巧应用性。
2 爆炸声包敷氩弧焊技能
💝爆出包敷不锈钢锡焊艺新艺技巧性有的是种利用率爆出冲击试验波不锈钢锡焊艺新艺不锈钢的新艺技巧性， 在制做领域逐渐适用了 40 年， 够相连接任何的相异的不锈钢， 已经密切用以宇航、民品、石油化工等制做业。比如：宇宙空间运载火箭上各种各样的形状图片的大一些的铝舱壁、压力差器皿上的圆盖、蒸气锅炉的顶板、热交換器中的凸状空气流通板同时铝大一些的条件反射器等， 都用到了爆出包敷不锈钢锡焊艺新艺技巧性。2004 年，英国海洋舰队作战的选择爆出包敷不锈钢锡焊艺新艺技巧性做为为先进火炮整体（ A GS ） 工程炮管的抗烧蚀耐磨涂层新艺技巧性 。2005 年， 英国海洋舰队将爆出包复新艺技巧性例入 Mantech 制做技巧性预计， 以适用英国T P L 我司爆出包敷不锈钢锡焊艺新艺技巧性用以 25/ 30 mm 和 76 m m 海洋舰队作战火炮整体逐项为用以 155 mm 海洋舰队作战 A G S整体的侯选实施方案， 并预计适用在未来发展作战整体的中口经加农炮（ Mk44 30/ 40m m） 身管的制做中。
2 .1 爆破包敷激光焊接高科技主要作用及高科技亮点
ꦗ暴炸包敷点焊艺是随着时间的推移点焊物的形式 、的尺寸及材料的本质而为之与众不同的， 但包敷点焊方法通常同样（ 如图所示 2） , 以板式包敷点焊概述， 在暴炸前， 飞板与的柔性板之中有个预置角， 黑索金火爆后， 以固定的时间 Vd （ 通常为 1 500 ～ 3 500 m/ s） 爆轰， 使飞板带来倾斜并与的柔性板带来飞速斜对撞， 时间会达 200 ～500 m／s, 在 碰撞点 处会产 生的一种射流， 就是离不开这个射流，方能 得到了良 好的点焊效率， 此刻波动角 β 保持着在 7°～ 25°之中。
图 2 爆表包敷锡焊加工操作过程
炮管表层的tvt体育
包敷悍接技艺是将管状的包敷层物料， 代入发生爆炸物驱动软件， 保持与炮管道内膛的构建。该技艺进行掌控发生爆炸物爆轰热量， 威协表层物料包敷在炮管基体物料上， 进行在直流高压下出现不少延性应变力，造成冶金工业构建。因，与常规化镀洛和热学及生物学汽相沉积状等技能相较于， tvt体育
包敷悍接技能有似下益处 。
💙1） 加工过程效果高， 展开爆破包敷焊接方法的加工过程继续时仅为数秒， 而相较之重， 两种技艺的关键沉淀积累数率是每一小时 0 .025 4 mm 板厚为。
ᩚᩚᩚᩚᩚᩚᩚᩚᩚ𒀱ᩚᩚᩚ2） 将难熔金屬如钽涂膜凭借爆款包敷激光焊接到中、大小口径炮管中膛外面， 不发生镀络制作工艺中会出现的氢脆方面和致癌物方面， 不易会出现进而出现的炮管摧毁和环保空气污染方面。
🌄3） 不需用特别考虑的从面需备的问题， 所以在包敷技艺中， 包层和基体素材从面会组成等铁正离子体， 而等铁正离子体会强迫压垮最前沿向上体育运动， 会具备刷洗 8个从面的做用， 之后面都要无杂质的素材， 无被金属氧化物或残片， 不助于荣获最完美的根据。
🌺4） 壽命发射点经过多次实验发现逐渐证明信了着火包敷熔接新技术能可观从而上升炮管壽命， 如英国海军 M 242 炮管经着火包敷熔接金屬表层后， 比规则“ 深林王”炮管壽命最多从而上升 6 倍 。
🅰5） 发生爆炸包敷熔接生产能力都是种固体冷熔接生产流程，会使难熔不锈钢金属涂层和基体相链接而不亏损资金相链接前的性能参数， 实现目标冶金材料融合， 能忍受内弹道力和火炮老是 、加快发射点的情节严重催化和热室内环境 。
2 .2 在炮管内的APP研究探讨新况情況
👍从 2001 年已经逐渐， 荷兰空军和南海舰队就已经逐渐了发生爆炸包敷激光焊接科技在中规格和大规格火炮身管的用科学研究事情。
2 .2 .1 中管炮管
𓃲2001 年， 基于国外炮兵容易引起火爆包敷电焊焊接方法能力对 8个热带丛林 王 M242 炮管包敷了 纯钽表层， 并采 用 XM 919/ 616W 尾翼安稳脱壳穿甲弹去了反射实验。炮兵利用的实验炮管框架也包括滑膛炮管合在钽中磨削无缠角膛线框架炮管。T P L 总部的炮管滑膛框架容易引起火爆包敷钽在反射 1 385 发而后仍会让用，线膛框架包敷钽在反射了 600 发后仍可以利用 。反映容易引起火爆包敷电焊焊接方法钽表层炮管的热-化工机戒抗弯强度与规范炮管相对于有有效从而提高。虽然， 对有膛线框架的炮管实验結果及及介绍結果认为， 纯钽太软，从而导致于并不能忍受加入的上线膛炮阳线和阴线上渠道的力， 必须 进一部探讨钽钨合金钢属（ 含 W 质量水平中考分数为 5 %～ 10 %）及及钨铬钴合金钢属的有用性。
2 .2 .2 大小口径炮管
🧔美 T P L 我司已是核实了并能在 120 m m 炮管上区别发生发生爆炸声包敷对焊工艺 T a-2.5W 碳素钢和纯钽， 钢板厚度达直到0 .69 m m 和1 .6 m m 。2003 年， BAE控制机系统使用新一项筛分实验室检测， 选泽和搭建最有发展前途的难熔村料工艺， 作为一个先进典型的内膛外表涂覆， 用作陆军作战作战 155 mm A G S 产品。筛分实验室检测采用了 BA E 控制机系统专业化的 45 mm实验室检测配置，将镀络涂覆工艺与某些 6 种墨绿色涂覆工艺使用差距 。这当中， 美 T P L 我司的发生发生爆炸声包敷对焊工艺工艺被选中入驻 AG S 产品 。到近年来为止， 实验室检测已是从 45 mm养成射出配置更改直到全尽寸饰演火炮实验室检测，包含陆军作战作战 M242（ 25 m m） 、陆军作战作战 M k44（ 30 mm ） 和陆军作战作战 M k75（ 76 m m） 炮管， 2006 年使用不可能使用使用期实验室检测，2007 月初在陆军作战作战 155 m m 炮中使用采用搭建科研，使用发生发生爆炸声包敷层使用使用期实验室检测并与到近年来为止的镀络工艺可是使用差距。
🦹近年来， 瑞典空军生产制造原理技术应用工作规划（ M anTech） 就已创业项目， 帮助瑞典 T P L 有限大公司爆表包敷焊高技木设备技术应用用来 25/ 30 mm 和 76 m m 海洋舰队火炮模式并且做好为用来 155 m m 海洋舰队 A G S 模式的侯选工作计划书。P EO -IWS 就已创业项目调查爆表包敷焊与大规格海炮（ 155 m m） 中稳定度刚度影响。策略工作环境调查發展工作规划也创业项目， 查证爆表包敷焊高技木设备技术应用与近年来镀络方式 不同于的优越性。瑞典 T P L 有限大公司爆表包敷焊高技木设备技术应用的优缺点就已灵魂存在了其在瑞典空军和海洋舰队中 、大规格火炮模式中的技术应用非常好， 很大能向 57 m m 海岸线保安队， 155 m m 海洋舰队和 120 mm 坦克炮突出。
3 其他一些纳米涂层加工技术应用
👍美式探究的别的替换炮管主轴电镀锌铬的耐磨涂覆技艺能力能力有同轴高可形成火成岩（ CED） 钽耐磨涂覆能力、大工作功率等铝铝离子弧光浸涂能力和无机化学式汽相形成火成岩耐磨涂覆能力等。CED （ Coaxi al Energe tic Depo sitio n） 技艺能力是美式 A lameda app新相关涂料科技水平有限公司规划设计的， 现下还不到熟，还没有在美式中国海军 A G S 创业项目炮管抗烧蚀耐磨涂覆技艺能力能力的弟第二轮选择 。CED 技艺能力原里见图 3 。CED 技艺能力保护装置中的负极是耐磨涂覆相关涂料的源头， 与作阳极的炮管同轴， 外界有表扬次级线圈增加心轴电磁场， 在负极、阳极当中可燃弧，能将相关涂料从负极交换到阳极炮管外内外壁， 在血压低压高涡流阶段下呈现耐磨涂覆形成火成岩。该技艺能力形成火成岩铝铝离子的养分更加高， 多于 20 eV （ 而无机化学式汽相形成火成岩 、主轴电镀锌和溅射等技艺能力都底于 1 eV ） , 由此可进一步得到较好的耐磨涂覆， 不是种有发展的炮管耐磨涂覆技艺能力能力。
图 3 CED 生产技术原理图
𒉰现， 法国 A lameda 选用现代科技机构现在已经一直在线膛和滑膛 4340 钢炮管坯料上， 沉淀了 T a10 %W 和 α钽铝层， 机的薄厚高达 25 μm, 但射出蓄电量检验最后证明铝层完完全全可以脱离了基体 。所以， 加工专用设备的一个劲落实和改进将被选为该技艺成就 的重要部门， 铝层特点 、加工转化率和成本投入还仍待更深层次的骤看 。
🐼2005 年， 美新泽西技木学习所对于中直径炮管的抗烧蚀困难， 做出生物汽相基性岩制作生产技术制法优产品品质钽表层技木， 为完毕中直径炮管的耐磨损损和烧蚀保护困难出示了种必选择的技木路经 。就已被列入了美防废弃物投资项目行动计划， 期望 2008 年完毕 。但有，该技木近些年位于不断探索时段.， 好多困难并没得清晰明确， 通常是在生物汽相基性岩表层的抗烧蚀性， 制作生产技术性， 表层机构空间结构， 支承性，制作生产技术速度各种水利化操作的必须性等管理方面， 还是需要坚持犹豫。
ꦡ较近， 欧美橡树岭我国耐压室（ O RN L） 做出， 要采取大工作电压等阴离子弧光系统， 在炮管道膛浸涂有色金属材质相结合的难熔金属材质纳米涂层， 解决方法炮管烧蚀难题。欧美炮兵则标识在借助样件耐压后， 将项目投资给探索支持系统 。
🅘ORNL 红外激光加工服务中心成功研制的一些等亚铁离子弧灯，设施工作效率高达独角兽 300 000 W, 能制造高韧度红外精力，真接直接照射到难熔重金属 、金属粉铝层上， 在炮管钢内膛兑换有色金属冶炼组合的铝层， 效果从而提高炮管抗强度和抗烧蚀耐磨性， 效果变长其利用使用期。
🍃ORNL 首 选 的炮 管难 熔 黑色金属 涂 层材 料 是Mo41Re, 近些年早就实现了模仿热无限循环实验， 说明具有效的抗热震荡和抗烧蚀程度。但该技术应用近些年还成不了熟， 的存在多数尚需来解决和探讨的事情， 如前道涂抹加工工艺、熔敷清理、有没需后加工，石油化工紧密结合接面稳定性及反应等。
4 结语
༒非常理想的炮管抗烧蚀涂覆工艺机器性除过应运用高溶点涂覆用料认知能力、更关键性的是应趋势拥有有色金属切合 、大量的厚度 、不规则涂覆 、因此是绿化、优质 、低直接费用的生产铸造新工艺工艺机器性。在可以达到理论研究的各种涂覆生产新工艺工艺中， 柱面磁控溅射钽生产铸造新工艺工艺机器性早已开始项目化一阶段，适用非常好相当明朗， 但磁控溅射机器相当很复杂， 必须投入较高， 经济能力可承受力性是其密切适用的包括现象 。
𒁏爆管包敷对焊能力已是在行行业运用了 40 年，近近期法国海军的使用试验台也證明该能力在炮分液漏斗的运用是有用的。该能力新工艺使用率高， 无周围环境被污染的，能特殊延长炮管期， 是很有发展的炮管抗烧蚀表层能力 。目前在爆管包敷对焊能力上有年的论述和运用条件， 提倡目前关键组织开展该能力在炮管抗烧蚀表层上的运用论述 。
[ 决定性论文资料]
♑[ 1] Fang Y ee, M ar k W otzak, M ichael Cipo llo, et al .Cy lin- drical M agnetro n Sput te ring in a F err omag netic Cylinder [ C] . 47th SV C TechCon in the P lasma Pr ocessing Session, 2004.
🃏[ 2] Gr eg Vigilante .Benet Labor atories to Im pr ove Gun Bar- rel Co ating s[ J] .RDECO M M ag azine, 2003（ 8） :3-10 .
✃[ 3] Lar ry Burton, Ro be rt Carter, Victor Champagne, et al.A rmy targ ets age old problem s with new gun barr el materials[ J] .A M P T IA C, 2004, l8（ 4） :49-55 .
🗹[ 4] Vigilante G , Sag e T , K endall G , e t al.Characterization of T antalum Line rs A pplied to 25mm and 120mm Cannon Bore Sectio ns via Explo sive[ M] .AD A387587, 2001.
🎐[ 5] Amir Chabo ki.Advanced Gun Bar rel Technologies[ C] .N DIA G uns-Ammunitio n-Rockets- missiles Conference, 2005. [ 6] Brian Bure s.A rc plasma deposition[ C] .47th A nnual M eeting of the Divisio n of Pla sma P hy sics, 2005 .
🐼小说作家详细介绍：郭瑞萍（ 1968-） , 女， 副的副调查员， 大部分长期从事古代兵器物料与工艺工程师工艺工程师工艺咨询了解及的调查做工作。