某大口径机枪内膛损伤对弹头挤进过程的影响研究

为研究大口径机枪枪管寿命过程中内膛损伤对弹头动态挤进过程的影响,分析影响枪管寿命的关键因素,在进行大量射击试验获得枪管内膛损伤发展规律基础上,建立了不同寿命阶段含内膛损伤枪管的精确有限元模型。采用Fortran子程序的方式实现了内弹道过程与显式有限元方法的迭代数值求解,获得了弹头挤进过程中表面形貌及运动姿态随内膛损伤发展的变化数据。对比数值模拟结果与试验数据验证了弹-枪耦合模型的准确性。仿真结果表明：内膛损伤导致的弹头挤进过程中,质心偏移量和弹头摆动角的增加、表面形貌及气动力参数的改变,以及由于导转侧损伤较严重引起的弹头所受导转力和转速下降等3个因素是导致弹头外弹道飞行稳定性降低及枪管寿终的主要原因。研究结果为进一步研究枪管寿终机理,提高枪管寿命具有一定的参考意义。     

某机枪枪管內膛损伤特征

为了探明某机枪枪管损伤特征,分析其失效机制,开展了寿命射击试验。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、内窥镜和量规对枪管内膛表面进行观察和测量。结果表明,从枪尾至枪口Cr层主要损伤方式为由剥落向磨损转变,根据这个特征,寿终枪管沿轴向可分为剥落区、过渡区和磨损区。从剥落区至磨损区,膛线起始损伤从阴线逐渐向阳线转变。剥落区和磨损区的损伤速率均较高,而过渡区的损伤速率相对缓慢。在剥落区,射弹量为全寿命的27%时阴线出现大块Cr层掉落,射弹量为全寿命的55%时Cr层已完全剥落。在磨损区,射弹量为全寿命的7%时阳线导转侧已发生明显磨损,射弹量为全寿命的7%增至14%时内径从12.69 mm升至12.75 mm.     

鲁格公司SR-556半自动步枪

SR-556是美国鲁格公司推出的一款AR15系半自动步枪,主要面向民用市场。该枪采用迷彩涂装,适于森林环境中狩猎。其彩用两段式活塞导气系统及4位置可调的气体调节器。活塞外表镀铬,增强了其耐磨性及使用寿命。枪管采用冷锻工艺制造,内膛镀铬;采用6位置可调的M4伸缩式枪托;装配麦格普公司的30发弹匣和特洛伊公司的机械瞄具。该枪可谓将美国民用市场上的主流附件集于一身。     

内弹道对自动步枪枪管瞬态温场影响计算分析

为了探究在2种不同的内弹道条件下自动步枪连发射击过程中枪管温度场的差异,建立了普通自动步枪身管三维传热模型,通过试验验证了模型的正确性。进行了瞬态温度场仿真计算,得到了“膛压缓和上升内弹道方案”和“膛压快速上升内弹道方案”2种内弹道条件下30发和150发连续射击后枪管温度场与位移场的空间分布及演化情况。计算结果表明:“膛压缓和上升内弹道方案”与“膛压快速上升内弹道方案”相比,瞬态温度和位移上升速率更大。第一个方案除枪管尾部区域略低外,其他大部分区域瞬态温度分布较高,且温度引起位移变形也变大。2种方案的差异在膛口处达到最大值。瞬时高温对内壁产生烧蚀作用,这对枪管寿命和冷热偏不利。因此自动步枪内弹道调整为膛压快速上升内弹道方案对步枪性能提升更有利。     

美国DPMS公司TAC2卡宾枪

<正>TAC2卡宾枪是DPMS公司推出的一款AR15系战术型卡宾枪,发射5.56×45mm NATO弹,弹匣容弹量30发。该枪采用气吹式导气系统,导气箍上方设有M4卡宾枪型准星,下方设有刺刀座。枪管长406mm,采用4150不锈钢材料制成,内膛镀铬,口部设有带攻击头的消焰器。上下机匣均采用7075-T6铝合金材料制成,顶部导轨上安装了可折叠的觇孔式照门,弹匣槽口部设有导引裙边,加大     

30Cr2MoV枪管钢碳化物溶解与析出规律

枪管钢重要发展方向是采用二次硬化效应确保高温强度,然而这类钢韧性普遍偏低。为改善韧性,研究了30Cr2MoV新型二次硬化枪管钢中碳化物溶解与析出规律及其对韧性的影响。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、碳复型和相分析技术对碳化物进行表征,结果表明：随着淬火温度（850~1 050 ℃）升高,碳化物溶解越多,回火时二次硬化相析出动力越大;在950 ℃温度（略低于MC型碳化物全固溶温度）淬火时,奥氏体晶界处未溶MC型碳化物可有效抑制原奥氏体晶粒长大,冲击功保持较高水平（107 J）;在950 ℃温度淬火后回火时,随着回火温度（600~700 ℃）升高,M₃C型碳化物不断溶解,M₂C型碳化物逐渐析出,M₇C₃型碳化物在略小于650 ℃时开始析出,MC型碳化物含量几乎不变,碳化物总量减少约14%;在600 ℃、625 ℃和650 ℃温度回火时冲击断口分别呈准解理、解理和韧性断裂;625 ℃温度时解理断裂原因可能是在625 ℃温度回火时M₃C型碳化物向M₂C型碳化物转变过程中发生了晶内强化和晶界弱化、有害元素向晶界偏聚和碳化物粗化。     

激光修复PCrNi3MoVE钢组织与力学性能研究

针对PCrNi3MoVE钢制炮用受损零部件的高性能修复需求,研究用30CrNi2MoVA钢粉末激光修复PCrNi3MoVE钢的组织演化与力学性能。结果表明:激光修复PCrNi3MoVE钢沉积态的显微组织从基材区到修复区,顶部存在显著变化,组织明显不均匀。修复试样的抗拉强度达(1 085±9)MPa,冲击韧性为(56±10)J/cm³,均高于PCrNi3MoVE钢基材锻件标准,伸长率为7.5%±1.5%,略低于锻件。修复试样的断裂方式为韧性断裂,冲击断裂方式为准解理断裂。     

显微组织对0Cr13Ni5Mo不锈钢高周疲劳的影响机制

为揭示显微组织对低碳马氏体高强韧不锈钢疲劳损伤的影响规律,选取两种不同的工艺对0Cr13Ni5Mo钢(退火态)进行热处理:工艺1,淬火(1 050℃保温1 h,油冷)+回火(650℃保温2 h,空冷);工艺2,淬火(1 050℃保温1 h,油冷)+回火(700℃保温2 h,空冷)。用光学显微镜(OM)和电子显微镜(SEM)对不同热处理工艺下试板的显微组织、疲劳断口进行分析,通过拉伸、冲击和高周疲劳试验测试试板的力学性能。结果表明:两种热处理工艺下试板的组织均为板条状回火马氏体+逆变奥氏体+颗粒状碳化物,工艺2的显微组织中逆变奥氏体的量大大减少;试板经两种热处理后冲击功均大幅提升,工艺1试板的冲击功最大,为86 J,抗拉强度、屈服强度、高周疲劳极限均最高,分别为956.11、746.19、480 MPa;试样的S-N曲线在107周次左右时会出现平台,且当疲劳寿命小于107周次时,S-N曲线呈连续下降趋势,疲劳寿命随载荷的降低而增加;高周疲劳断口可以分为裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区。     

复合材料炮管技术研究概况

概述复合材料炮管的开发研究背景,介绍几种典型复合材料炮管技术,重点讨论钢内衬、陶瓷内衬、高熔点金属内衬复合材料炮管的工艺技术,并展望复合材料炮管技术的应用前景。     

火炮身管烧蚀及其防护研究进展

在火炮发射过程中,其身管内膛承受剧烈的烧蚀侵蚀和磨损导致其几何形状和尺寸发生改变,成为直接影响火炮身管射击精度及寿命的关键因素之一。针对该问题,综合论述了钢制火炮身管烧蚀及其防护研究进展,主要包括:火炮身管烧蚀行为、热-化学-机械烧蚀模型、身管内膛耐烧蚀材料、身管内膛耐烧蚀层制备技术、火炮身管结构设计和火药的选择与设计。     

枪管基体组织对枪管寿命的影响

为了探明枪管基体组织对枪管损伤速率影响的机理,对比研究了两种不同基体组织枪管在射击过程中的损伤表现。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对枪管基体组织进行表征,通过碳复型、相分析对枪管基体组织进行分析。结果表明,低硬度枪管损伤速率大于高硬度枪管,导致前者寿命较低。出现这一结果的原因是：一方面低硬度枪管内表面发生了较大的塑性变形,导致内径扩大速率增加,寿命缩短;另一方面高硬度基体碳化物分布较为细小、弥散,抑制裂纹形核扩展能力大于低硬度基体。     

自润滑弹头壳用钢摩擦行为研究

为减轻身管內膛磨损,提高身管寿命,提出了采用销盘摩擦方式模拟弹头与身管內膛的摩擦行为方法。利用扫描电子显微镜和光学轮廓仪对销盘摩擦表面分别进行表征,研究了常用弹头壳用材和自润滑弹头壳用钢对磨Cr层的摩擦行为,并对自润滑机制进行了探讨。结果表明：弹头壳用钢在低硬度范围内（161~227HV0.2）,随着硬度的增加,室温摩擦系数缓慢降低（约11%）,700 ℃高温时摩擦系数则变化不大,说明通过改变硬度来减小摩擦系数的效果不明显;而在超低碳钢（223HV0.2）中添加S和Pb,可形成固体润滑剂硫化物和Pb,室温摩擦系数可降低约25%,700 ℃高 温时摩擦系数可降低23%~34%,有效地减轻了Cr层磨损。     

加速膛对激光驱动飞片速度及形貌的影响规律

为揭示加速膛对激光驱动飞片速度及形貌的影响规律,采用光子多普勒测速(PDV)技术、阴影成像技术和显微分析方法研究了厚度20μm单层Al飞片在不同加速膛孔径和长度下的速度和形貌演化历程。结果表明,加速膛孔径与Al飞片被激光烧蚀的孔径大小相当时,即孔径在800μm时飞片可获得3100 m·s^-1的最大速度;加速膛孔径大于800μm时对飞片无法起到有效约束作用,飞片速度有所下降,其中加速膛孔径为1500μm时飞片速度最小,为2700 m·s^-1;加速膛孔径为600μm小于激光烧蚀孔径时,造成周围部分能量的浪费,飞片速度也偏低,为2900 m·s^-1。固定加速膛孔径为1000μm,长度在200~700μm时,飞片速度随加速膛长度增加而明显降低,并且Al飞片在飞出加速膛后均破裂成碎片状并迅速向周围扩散,无法保持完整,飞片碎片总体向外扩散速度随加速膛长度的增加而降低,与PDV获得的飞片速度规律基本一致。     

基于铬层与基体结合部疲劳损伤的转管机枪身管寿命预测研究

为预测身管寿命,采用热-固耦合场理论、冲击疲劳理论和疲劳累积损伤理论,提出基于身管铬层与基体结合部疲劳损伤的身管寿命预测方法。以3管转管机枪的身管寿命为例,建立有限元模型,计算铬层与基体结合面的耦合应力,预测身管寿命,理论计算与试验结果进行了对比,数据基本吻合;分析身管镀铬层厚度对身管寿命的影响。研究结果表明：铬层与基体结合部的疲劳损伤寿命基本决定了身管的寿命,证明所提寿命预测方法是可行的;适当增加镀铬层厚度,可以提高身管寿命。     

炮钢的K_（IC）与炮管的安全性

测出了两类炮钢的断裂韧性Ｋ_（ＩＣ）及其随温度变化的系统数据，并由三维有限元、位移法分析求解作为研究对象的某火炮身管高膛压区内表面裂纹前沿的应力强度因子Ｋ_Ｉ数值，以Ｋ_Ｉ＝Ｋ（ＩＣ）作为临界状态的判据，判定了身管射击使用安全性。结果表明，炮管射击安全性随炮钢Ｋ_（ＩＣ）的降低和使用温度的降低而降低。故在炮管设计中，除强度外，应对炮钢常、低温韧性提出定量要求。改善炮钢韧性是提高炮管使用安全性的重要途径之一     

某型舰炮身管表面锈蚀机理

针对舰炮身管表面镀铬层出现剥落、散在无规则及深浅不均的锈坑现象,对舰炮身管表面锈蚀机理进行 研究。通过对样件锈蚀表面宏观形貌及微观腐蚀形貌观察,结合锈蚀坑分布规律统计分析,得出镀铬层的开裂剥落 是造成身管锈蚀的根本原因。实验结果表明：腐蚀介质抵达基体界面,形成锈蚀源,其中氯离子起到先锋作用;镀 铬层鼓泡以及蚀坑扩张时的铬层断裂,均为固支弯曲断裂模式。该研究可为舰炮身管表面防腐蚀及锈蚀修复方法提 供参考依据。