Zastosowanie krajowego renianu amonu do wytwarzania spieków cięŝkich W-Re-Ni-Fe przeznaczonych na rdzenie pocisków przeciwpancernych *

Transkrypt

1 PROBLEMY MECHATRONIKI UZBROJENIE, LOTNICTWO, INśYNIERIA BEZPIECZEŃSTWA ISSN , 2 (12), 2013, Zastosowanie krajowego renianu amonu do wytwarzania spieków cięŝkich W-Re-Ni-Fe przeznaczonych na rdzenie pocisków przeciwpancernych * Tomasz MAJEWSKI Instytut Techniki Uzbrojenia, Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Gen. S. Kaliskiego 2, Warszawa Streszczenie. W artykule przedstawiono wybrane wyniki eksperymentów związanych z moŝliwościami wykorzystania krajowego renianu(vii) amonu (NH 4 ReO 4 ) produkcji Instytutu Metali NieŜelaznych w Gliwicach do otrzymywania spieków cięŝkich W-Re-Ni-Fe. Omówione zostały zjawiska występujące w spiekach na osnowie wolframu zawierających dodatek renu, związane z tzw. efektem renu, które powodują polepszenie niektórych właściwości tych materiałów. Opisano proces technologiczny wytwarzania badanych spieków, na który składają się m.in. prasowanie izostatyczne na zimno i 2-etapowe spiekanie. Zaprezentowano wyniki badań mikrostruktury, a takŝe wybranych właściwości mechanicznych materiałów wytworzonych z uŝyciem krajowego renianu amonu i dokonano ich porównania ze spiekami wykonanymi z uŝyciem importowanego renianu, a takŝe z klasycznym spiekiem W-Ni-Fe. Opisano równieŝ przykładowe rezultaty badań balistyki końcowej rdzeni pocisków podkalibrowych wykonanych z badanych materiałów z uŝyciem krajowego renianu amonu. Badania te przeprowadzono z wykorzystaniem specjalnego stanowiska badawczego do strzelania pociskami podkalibrowymi. Przedstawiono wyniki badań przebijalności, takŝe efekty samoostrzenia rdzeni, które zaobserwowano w przypadku niektórych spieków. Słowa kluczowe: metalurgia proszków, rdzenie pocisków przeciwpancernych, wolfram, ren * Artykuł został opracowany na podstawie referatu prezentowanego podczas IX Międzynarodowej Konferencji Uzbrojeniowej nt. Naukowe aspekty techniki uzbrojenia i bezpieczeństwa, Pułtusk, września 2012 r.

2 54 T. Majewski 1. WSTĘP Ren, ze względu na wysoką gęstość (wynoszącą 21,02 g/cm 3 ), jest wykorzystywany między innymi przy wytwarzaniu spieków cięŝkich z osnową wolframową. Powodem istotnego znaczenia tego metalu w stopach z wolframem i molibdenem są skutki występowania w nich tzw. efektu renu [1-4]. Ren wprowadzany do wolframu w procesie tworzenia stopu powoduje: zmianę składu i postaci tlenków wolframu; przegrupowanie tlenków i węglików w mikrostrukturze stopu; zmianę mechanizmu odkształcania materiału częste występowanie bliźniaków odkształcenia. W wyniku takiego oddziaływania renu tlenki wolframu, podobnie jak i tlenki występujące w stopach molibdenu z renem, przybierają postać złoŝoną, np. WReO 4 lub MoReO 4. Tlenki te w odróŝnieniu od tlenków prostych (WO 2 lub MoO 2 ), tworzących zwarte powłoki wokół cząstek W i Mo, mają kształt kulisty i są rozproszone w całej objętości stopu (w tym równieŝ wewnątrz cząstek fazy wysokotopliwej). Ponadto występująca w nich skłonność do bliźniakowania wywiera pozytywny wpływ na plastyczność spieku. Autor terminu efekt renu E.M. Sawitskij sformułował równieŝ tezę głoszącą, Ŝe ren w stopach z wolframem powoduje takŝe neutralizację szkodliwego oddziaływania węgla przez zwiększenie jego rozpuszczalności w składnikach stopu. Odniesienie do tej tezy moŝna znaleźć w publikacjach [5, 6]. Przedstawione korzystne oddziaływanie renu w spiekach cięŝkich umoŝliwia zastosowanie tych materiałów w produkcji wyrobów o specjalnym przeznaczeniu, np. w przemyśle lotniczym i zbrojeniowym, a takŝe na termoelementy, katalizatory oraz niektóre rodzaje styków elektrycznych [7-15]. Specyficznym zastosowaniem spieków cięŝkich z dodatkiem renu jest uŝycie tych materiałów do produkcji rdzeni przeciwpancernych pocisków podkalibrowych. Problem zwiększenia głębokości wnikania rdzeni w pancerze wozów bojowych wymaga przeprowadzenia wielu badań związanych z wytwarzaniem spieków cięŝkich. Materiały takie powinny charakteryzować się zdolnością do powstawania w ich mikrostrukturze (podczas penetracji) pasm adiabatycznego ścinania. Cechę tę wykazują rdzenie pocisków wytworzone ze zuboŝonego uranu, np. W+0,75%Ti. Występowanie pasm adiabatycznego ścinania w materiale rdzenia, w czasie penetracji, wywołuje zjawisko ich tzw. samoostrzenia, wpływając skutecznie na zwiększenie głębokości wnikania pocisku w pancerz. Osiągnięcie powyŝszego celu (wg literatury światowej) łączone jest ściśle z realizacją wielu programów badawczych, obejmując między innymi zmianę składu chemicznego spieków cięŝkich.

3 Zastosowanie krajowego renianu amonu do wytwarzania spieków cięŝkich 55 Zmiany te polegają na zastosowaniu niekonwencjonalnych dodatków stopowych. Wśród nich, obok tytanu, niobu, cyrkonu, manganu i tantalu, często wymieniany jest ren [16-21]. Przedstawione wyŝej oddziaływanie renu w stopach z wolframem stwarza moŝliwość wykorzystania tego metalu w materiałach stosowanych na rdzenie pocisków przeciwpancernych. W Wojskowej Akademii Technicznej (WAT) od wielu lat prowadzone są badania zmierzające do wykorzystania renu jako dodatku stopowego w spiekach cięŝkich. Początkowo w eksperymentach stosowano importowane proszki metaliczne renu i renianu(vii) amonu, a następnie renianu(vii) amonu, wytworzonego w Zakładzie Hydroelektrometalurgii Instytutu Metali NieŜelaznych (IMN) w Gliwicach [22-31]. W niniejszym artykule zaprezentowano niektóre efekty zastosowania ww. renianu jako źródła renu w spiekach W-Re-Ni-Fe. Następnie sprawdzono przydatność tych materiałów do wytworzenia materiałów na rdzenie przeciwpancernych pocisków podkalibrowych. 2. OPIS PRZEBIEGU BADAŃ 2.1. Opis metod wytwarzania spieków W-Re-Ni-Fe i badanie ich właściwości W opracowanej i wykorzystanej w WAT metodzie wytwarzania spiekanych spieków cięŝkich W-Re-Ni-Fe materiałami wyjściowymi były proszki metaliczne wolframu, niklu, Ŝelaza i renu. Alternatywnie w miejsce proszku renu stosowano proszki renianu(vii) amonu (importowany i krajowy). Mieszanki proszkowe odpowiadające końcowym składom spieków z dodatkiem 3, 5 i 10% masowych renu wykonano poprzez mieszanie proszków w ośrodku ciekłym, w kulowym młynku planetarnym. Sporządzone mieszanki suszono w suszarce próŝniowej. Wypraski, w postaci prętów o średnicy 18 mm i długości 250 mm wykonano metodą prasowania izostatycznego na zimno (CIP) pod ciśnieniem 300 MPa, wykorzystując prasę firmy National Forge. Spiekanie wyprasek realizowano w dwóch etapach. Spiekanie wstępne w fazie stałej odbywało się w laboratoryjnym piecu rurowym, w atmosferze zdysocjowanego NH 3 (75% H % N 2 ) o wilgotności 30 C. W początkowym okresie spiekania, w przedziale temperatury pomiędzy 600 i 900 C następowała redukcja renianu w wypraskach, które zawierały ten związek renu. Redukcji podlegały równieŝ powłoki tlenkowe znajdujące się na powierzchni i wewnątrz cząstek proszków metali. Zasadniczy etap tego spiekania realizowano w temperaturze 1150 C przez okres 60 minut, a następnie wypraski chłodzono w chłodnicy pieca do temperatury otoczenia.

4 56 T. Majewski Spiekanie końcowe z obecnością fazy ciekłej przeprowadzono w poziomym piecu próŝniowym typu 2.0 VP-4036/36 HV firmy SECO/WARWICK w temperaturze 1520 C w czasie 120 minut. Chłodzenie spieków do temperatury 1420 C odbywało się z szybkością 5 C/min. Dalsze chłodzenie wykonanych materiałów prowadzono z szybkością 15 C/min. Wartość próŝni podczas spiekania z fazą ciekła była równa 10-2 hpa, natomiast w czasie chłodzenia poniŝej temperatury 1420 C wynosiła 10-3 hpa. Po spiekaniu wszystkie pręty obrobiono cieplnie, stosując przesycanie, a następnie wykonano z nich znormalizowane próbki do badań właściwości mechanicznych oraz rdzenie do pocisków badawczych. W tabeli 1 przedstawiono wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne wytworzonych spieków W-Re-Ni-Fe oraz (dla porównania) zamieszczono odpowiednie wyniki badań klasycznego spieku cięŝkiego o składzie 90W-7Ni-3Fe. Tabela 1. Wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne spieków cięŝkich W-Ni-Fe i W-Re-Ni-Fe Table 1. Selected physical and mechanical properties of W-Ni-Fe i W-Re-Ni-Fe heavy alloys Skład chemiczny i rodzaj spiekanego materiału Gęstość [g/cm 3 ] Porowatość [%] Granica plastyczności Re[MPa] Wytrzymałość na rozciąganie Rm[MPa] WydłuŜenie [%] Twardość [HV5] Udarność [J/cm 2 ] 90W-7Ni-3Fe 17, W-3Re-7Ni-3Fe Re proszek metaliczny 87W-3Re-7Ni-3Fe nadrenian amonu USA 85W-5Re-7Ni-3Fe nadrenian amonu USA 80W-10Re-7Ni-3Fe nadrenian amonu USA 87W-3Re-7Ni-3Fe nadrenian amonu IMN 85W-5Re-7Ni-3Fe nadrenian amonu IMN 80W-10Re-7Ni-3Fe nadrenian amonu IMN 17,01 1, , ,5 17,10 0, , ,7 17,13 0, , ,05 1, , ,7 17,12 0, ,14 0, , ,12 1, ,

5 Zastosowanie krajowego renianu amonu do wytwarzania spieków cięŝkich 57 Jak wynika z powyŝszej tabeli, właściwości spieków cięŝkich wytworzonych z uŝyciem krajowego renianu(vii) amonu są porównywalne z właściwościami opowiadających im materiałów, w których źródłem renu był renian amonu firmy Aldrich (USA). Analizując uzyskaną porowatość spieków zawierających ren, moŝna zauwaŝyć, Ŝe nie osiągnięto gęstości teoretycznej i porowatość badanych materiałów rośnie wraz ze wzrostem zawartości renu. Istotny wydaje się jednak fakt, Ŝe wprowadzenie renu do spieku o składzie 87W-3Re-7Ni-3Fe w postaci proszku metalicznego powoduje pogorszenie gęstości w stosunku do materiałów, w których źródłem renu był renian(vii) amonu. Na rysunku 1 przedstawiono typowe obrazy mikrostruktury spieków cięŝkich: klasycznego o składzie 90W-7Ni-Fe oraz spieku 87W-3Re-7Ni-3Fe i 80W-10Re-7Ni-3Fe. Ren w dwóch ostatnich obrazach pochodzi z krajowego renianu(vii) amonu. a) b) c) Rys. 1. Mikrostruktura spieków cięŝkich: a) 90W-7Ni-Fe, b) 87W-3Re-7Ni-3Fe, c) 80W-10Re-7Ni-3Fe; 1 faza wysokotopliwa (osnowa), 2 faza wiąŝąca Fig. 1. Microstructure of heavy alloys: a) 90W-7Ni-3Fe, b) 87W-7Ni-3Fe-3Re, c) 80W-10Re-7Ni-3Fe; 1 high-melting phase, 2 binder phase

6 58 T. Majewski Mikrostruktura przedstawionych spieków jest podobna są to cząstki osnowy otoczone fazą wiąŝącą. Odmienność ich polega na zróŝnicowaniu wielkości i składu chemicznego cząstek fazy wysokotopliwej. W klasycznych spiekach cięŝkich osnowę stanowi głównie wolfram, natomiast w dwóch pozostałych stop wolframu z renem. Zwiększenie zawartości renu w takim spieku wpływa wyraźnie na wielkość cząstek osnowy, powodując ich rozdrobnienie. PodwyŜsza równieŝ ich twardość, co jednocześnie wywołuje wzrost twardości całego materiału Opis badań właściwości uŝytkowych Istotnym elementem większości badań dotyczących oceny przydatności spieków cięŝkich na rdzenie pocisków przeciwpancernych są badania modelowe balistyki końcowej pocisków badawczych z rdzeniami wytworzonymi z tych materiałów. W literaturze traktującej o spiekach cięŝkich w zastosowaniu na rdzenie pocisków, publikowane są najczęściej wyniki świadczące o wartości głębokości przebijania przegród przez rdzenie o róŝnej smukłości (proporcji długości do średnicy rdzenia l/d). Przebijalność pancerzy zdefiniowano jako stosunek głębokości otrzymanego krateru do długości początkowej rdzenia pocisku. Prędkość pocisków wystrzeliwanych w kierunku przegród wynosi najczęściej m/s [32, 33]. Przegrodami są przewaŝnie płyty ze specjalnych stali pancernych (RHA), o twardości od 240 do 380 HB Z opublikowanych danych wynika, Ŝe w większości przypadków głębokość penetracji wykazuje wartość pomiędzy 0,75 i 0,95 początkowej długości rdzeni, przy ich smukłości l/d = 10. Prędkość początkowa pocisków w tych przypadkach zawiera się pomiędzy 1400 i 1600 m/s. Nieco inna głębokość występuje przy przebijaniu przegród rdzeniami o smukłości większej od 10, jednakŝe z reguły nie przekracza wartości równej początkowej długości rdzenia. Przebijalność pancerzy definiowana jest jako stosunek głębokości otrzymanego krateru do długości początkowej rdzenia pocisku. W eksperymentach zaprezentowanych w niniejszym artykule ocenie przebijalności przegród (pancerzy) przez pociski badawcze poddano spieki W-Re-Ni-Fe o zawartości renu w przedziale 0-10% (mas.). Jako źródło renu wykorzystano renian(vii) amonu produkcji IMN Gliwice. Rdzenie pocisków badawczych posiadały zakończenie stoŝkowe, smukłość 10 i wymiary przedstawione na rysunku 2.

7 Zastosowanie krajowego renianu amonu do wytwarzania spieków cięŝkich 59 Rys. 2. Kształt i wymiary rdzeni pocisków badawczych zastosowanych w badaniach Fig. 2. Shape and measurements of the penetrator of the testing shells used in the investigation Wymiary części wierzchołkowej rdzeni stoŝkowych wybrano na podstawie analiz, których wyniki są opublikowane w pracach [34-41]. Schemat ideowy pocisku badawczego kalibru 8,5 mm z rdzeniem stoŝkowym pokazano na rysunku 3. Rys. 3. Schemat ideowy pocisku badawczego kalibru 8,5 mm, z rdzeniem wykonanym ze spieku W-Ni-Fe-Re Fig. 3. Testing shell with penetrator 8,5 mm calibre made of W-Ni-Fe-Re sinter Rdzenie z badanych materiałów umieszczono w sabotach ze stali NC10, ulepszonej cieplnie do twardości HRC, tworząc pociski badawcze. Ładunkiem miotającym był proch wielokanalikowy o oznaczeniu 5/7. Masa pocisków we wszystkich przypadkach zawierała się w granicach od 5,665 do 5,683 g, a masa ładunków wynosiła od 16,336 do 16,356 g. Przegrodami, do których strzelano pociskami zawierającymi rdzenie z badanych spieków, były płyty ze stali konstrukcyjnej stopowej do ulepszania cieplnego w gatunku 36HNM (36CrNiMo 4-4-2) o grubości 50 mm i twardości ok. 250 HB. Schemat stanowiska badawczego przeznaczonego do strzelania pociskami, zaprojektowanego i wykonanego w Instytucie Techniki Uzbrojenia WAT, pokazano na rysunku 4.

8 60 T. Majewski Rys. 4. Schemat stanowiska badawczego do strzelania pociskami podkalibrowymi: 1 wyrzutnia pocisków, 2 układ do pomiaru prędkości pocisku, 3 układ do rejestracji przebiegu ciśnienia w przestrzeni zapociskowej, 4 kulochwyt z osłonami, 5 podstawa, 6 płyta stalowa (przegroda) Fig. 4. Block diagram for ballistic stand for shell shooting: 1 launcher, 2 shell velocity measuring system, 3 pressure value recording system, 4 butt with shield, 5 base, 6 steel plate Stanowisko to, wraz z urządzeniami zapewniającymi bezpieczeństwo obsługi, składa się z pirotechnicznej wyrzutni pocisków oraz urządzenia do zdalnego (elektrycznego lub ręcznego) odpalania. Wyrzutnia wraz z osłoną przymocowana jest do podstawy łączącej w jedną całość wszystkie zespoły stanowiska. Przegrody były umieszczone w odległości 2 m od wylotu lufy. W wyniku oddania kilkunastu strzałów próbnych określono zakres występującego ciśnienia w przestrzeni za pociskiem, które zawierało się w granicach od 400 do 410 MPa oraz prędkość początkową pocisków wynoszącą od 1496 do 1530 m/s. Z kaŝdego badanego materiału wykonano po 3 sztuki rdzeni, które z sabotem skompletowano w pociski badawcze i strzelano do przegród. Wyniki pomiarów głębokości uzyskanych kraterów i wartości przebijalności po strzelaniu pociskami z rdzeniami wytworzonymi z zastosowaniem krajowego renianu(vii) amonu przedstawiono w tabeli 2.

9 Zastosowanie krajowego renianu amonu do wytwarzania spieków cięŝkich 61 Tabela 2. Wyniki pomiarów głębokości przebicia tarcz rdzeniami wytworzonymi ze spieków cięŝkich Table 2. Results of measurements of penetration shield by penetrators made of heavy alloys Lp Skład chemiczny materiału rdzenia 90W-7Ni-3Fe 87W-3Re -7Ni-3Fe 85W-5Re -7Ni-3Fe 80W-10Re -7Ni-3Fe Producent nadrenianu amonu - IMN IMN IMN Głębokość krateru [mm] 28,97 34,56 33,65 33,28 Przebijalność 0,83 0,98 0,96 0,95 Poprawa przebijalności w porównaniu do poz. 1 [%] - 15,3 13,5 12,7 Jak widać z przedstawionych wyŝej wyników, najwyŝszą wartość przebijalności osiągnięto przy zawartości 3% renu w spieku. WyŜsza zawartość tego metalu w materiale rdzenia spowodowała zmniejszenie głębokości penetracji pancerza, czego przyczyną mogła być wyŝsza twardość tych spieków (patrz tabela 1). NaleŜy przy tym zwrócić uwagę, Ŝe badaniom podlegały materiały po spiekaniu i tylko podstawowej obróbce cieplnej, natomiast bez dodatkowej obróbki plastycznej. Na rysunku 5 zamieszczono przykładowy obraz przekroju krateru, utworzonego w wyniku penetracji rdzeniem ze spieku 85W-5Re-7Ni-3Fe, a takŝe obraz zgładu wierzchołkowej części tego rdzenia (rys. 5b), pozostałego w pancerzu. MoŜna tutaj dostrzec efekty samoostrzenia rdzenia, czego przyczyny moŝna upatrywać w charakterze pęknięć rdzenia (rys. 5c), wynikającym prawdopodobnie z obecności pasm adiabatycznego ścinania. a)

10 62 T. Majewski b) c) Rys. 5. Obrazy krateru i rdzenia (rdzeń ze spieku 85W-5Re -7Ni-3Fe) po badaniach penetracyjnych: a) widok krateru, b) obraz części wierzchołkowej rdzenia (pow. 10x), c) mikrostruktura części wierzchołkowej rdzenia (pow. 100x) Fig. 5. Exemplary section of a crater and a penetrator (penetrator made of 85W-5Re -7Ni-3Fe heavy alloy) after penetration investigation: a) picture of the crater, b) picture of the top of penetrator (magnification 10x), c) microstructure of the top of penetrator (magnification 100x) Obecnie w WAT podjęto wstępne badania mające na celu określenie moŝliwości wykorzystania krajowych renianów niklu, kobaltu i Ŝelaza w procesach wytwarzania wieloskładnikowych spieków cięŝkich. 3. PODSUMOWANIE Na podstawie zaprezentowanych wyników badań moŝna sformułować następujące wnioski: 1. Właściwości mechaniczne spieków cięŝkich wytworzonych przy udziale renianu(vii) amonu produkcji IMN Gliwice są porównywalne z właściwościami materiałów spiekanych z uŝyciem importowanego renianu(vii) amonu.

11 Zastosowanie krajowego renianu amonu do wytwarzania spieków cięŝkich Uzyskane wartości przebijalności tarcz badanymi pociskami są bliskie jedności (0,95-0,98), co świadczy o ich znacznie wyŝszej skuteczności niŝ zastosowanych z uŝyciem rdzeni wykonanych z klasycznych spieków cięŝkich W-Ni-Fe. 3. Zdaniem autora pracy krajowy renian(vii) amonu jest pełnowartościowym związkiem renu w procesach wytwórczych spieków cięŝkich z dodatkiem tego metalu. Artykuł zawiera wyniki pracy finansowanej ze środków na naukę przez NCN w latach jako projekt badawczy nr N N LITERATURA [1] Савицкий Э.М., Тылькина M.A., Поварова K.Б., Сплавы рения, Изд. Наука, Moсква, [2] Савицкий Э. М., Бурханов Г.С., Металловедение сплавов тугоплавких, и редих металлов, Изд. Наука, Москва, [3] Малцер М.В., Термическая обработка тугоплавких, редих металлов и их сплавов, Металлургия, Москва, [4] Савицкий Э.М., Бурханов Г.С., Редкие металлы и сплавы физикохимический анализ и металловедение, Изд. Наука, Москвa, [5] Gornastyrev Y.N., Kotsnelson M.I., Peschanskikh G.V., Trefilov A.V., On the nature of the rhenium effect. Peculiarities of the bane structure and clastic moduli of W and Mo based alloys, Phys. Stat. Sol. (b), vol. 164, pp , [6] Горностырев Ю.Н., Коцнельсон М.И., Трефилов А.Б., Собирянов Р.Ф., K вопросу о приробе рениевого эффекта. Влияние рения настойчивость карбидов и растворимость примесей внедрения в сплавах W-Re, Физиа Металлов и Металлведение, н. 11, c. 5-16, [7] Tham R.H., Nahme H., Dynamic Behaviour of Tungsten-Rhenium-Alloys, Proceedings of the First International Conference on Tungsten and Tungsten Alloys, Nov.15-18, Arlington, Virginia, USA, pp , [8] Povarova K.B., Bannykh O.A., Zavarzina E.K., Bryskin B.D., Tungsten Alloys with Rhenium, Carbides and Oxides: Production and Properties, Proceedings of the Fourth International Conference on Tungsten Refractory Metals and Alloys; Properties and Applications, Tungsten, Refractory Metals and Alloys , Princeton, New Jersey USA, pp , 1998.

12 64 T. Majewski [9] Weeb S.W., Rogers K.A., High Pressure Consolidation of Refractory Metals, Proceedings of the Fifth International Conference on Tungsten Refractory Metals and Alloys; Properties and Applications, Tungsten, Refractory Metals and Alloys , Princeton, New Jersey USA, pp , [10] Stolarz S., Rutkowski W., Wolfram i molibden, PWT, Warszawa, [11] Stolarz S., Materiały na styki elektryczne, WNT, Warszawa, [12] Гуляев A.П., Металловедение, Металлургия, Москва, [13] Wojtasik K., Stolarz S., Walczuk E., Badania struktury i właściwości materiałów wolfram miedź ren, Materiały Konferencyjne VII Konferencja Metalurgii Proszków w Polsce, t. III s , Kraków, r. [14] Wojtasik K., Stolarz S., Walczuk E., Nowy materiał stykowy srebro wolfram ren, Metalurgia Proszków, t. 21, 2, s , [15] Wojtasik K., Oddziaływanie dodatku renu na właściwości technologiczne materiałów wolfram srebro, Metalurgia Proszków, t. 25, 4, s , [16] Zurek A.K., Gray G.T., Dynamic Strength and Strain Rate Effects on Fracture Behaviour of Tungsten and Tungsten Alloys, 3-rd Conference on Mechanical and Physical Behaviour of Materials under Dynamic Loading, October 14-18, Strasbourg, France, [17] Hohler V., Stilp A.I., Weber K., Terminal Ballistic Behaviour of Tungsten Rhenium Rod Projectiles, Proceedings of 14th International Symposium on Ballistics, Quebec, Canada, September 1993, vol. 2, pp [18] Khan A.A., Labbe I.C., Grimaud A., Fauchais P., Plasma sprayed tungsten coatings for x-ray targets: Study of the behaviour of powder particles under plasma conditions, Proceedings of the Fourth International Conference on Tungsten refractory Metals and Alloys; Properties and Applications, Tungsten, Refractory Metals and Alloys , Princeton, New Jersey USA, pp , [19] Tham R., Hohler V., Nahme H., Ballistic Performance of Tungsten Sintered Alloys, with Respect to Dynamic Material Properties, Proceedings of the Fourth International Conference on Tungsten refractory Metals and Alloys; Properties and Applications, Tungsten, Refractory Metals and Alloys , Princeton, New Jersey USA, pp , [20] Bose A., Ierman G., German R.M., Rhenium Alloing of Tungsten Heavy Alloys, Powder Metallurgy International, vol. 21, 3, pp. 9-13, [21] German R.M., Critical Development in use Heavy Alloys, Proceedings of the First International Conference on Tungsten and Tungsten Alloys, November 1992, Arlington, Virginia, USA, pp

13 Zastosowanie krajowego renianu amonu do wytwarzania spieków cięŝkich 65 [22] Włodarczyk E., Michałowski J., Piętaszewski J., Wpływ dodatku renu na właściwości i strukturę spieków cięŝkich z osnową wolframową, Biuletyn WAT, vol. L, nr 12, s , [23] Włodarczyk E., Michałowski J., Piętaszewski J., MoŜliwości podwyŝszania fizycznych właściwości rdzeni pocisków wytworzonych z metali cięŝkich wzbogaconych renem, Materiały IV Międzynarodowej Konferencji Uzbrojeniowej Naukowe Aspekty Techniki Uzbrojenia, Waplewo, [24] Włodarczyk E., Michałowski J., Piętaszewski J., MoŜliwości podwyŝszania fizycznych właściwości rdzeni pocisków wytworzonych z metali cięŝkich wzbogaconych renem, Materiały IV Międzynarodowej Konferencji Uzbrojeniowej Naukowe Aspekty Techniki Uzbrojenia, Waplewo, [25] Włodarczyk E., Michałowski J., Piętaszewski J., Właściwości spieków WHA z dodatkiem renu, Biuletyn WAT, vol. LII, nr 2, s , [26] Sprawozdanie z projektu badawczego KBN Nr 0 T00C pt. Opracowanie podstaw technologii wytwarzania spieku cięŝkiego z osnową wolframową o unikatowych właściwościach uŝytkowych w zastosowaniu na rdzenie pocisków przeciwpancernych, WAT, Warszawa, [27] Włodarczyk E., Michałowski J., Piętaszewski J., Michałowski M., Wpływ parametrów procesu technologicznego wytwarzania spieków W-Ni-Fe-Re na ich wybrane właściwości, Materiały V Międzynarodowej Konferencji Uzbrojeniowej Naukowe Aspekty Techniki Uzbrojenia, r., Waplewo, s , Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, [28] Włodarczyk W., Michałowski M., Pietaszewski J., Jackowski A., Sposób wytwarzania spieków cięŝkich z osnową wolframową, Zgłoszenie Patentowe, U.P.R.P P , [29] Pietaszewski J., Michałowski M., Włodarczyk W., Jackowski A., Obróbka plastyczna na zimno metali cięŝkich, Zgłoszenie Patentowe, U.P.R.P, P , [30] Sprawozdanie z projektu badawczego KBN nr 0 T00C pt. Badania wpływu zgniotu w metalach cięŝkich WHA zawierających ren, na końcową ich budowę i właściwości statyczne oraz dynamiczne, WAT, Warszawa, [31] Majewski T., Michałowski J., Piętaszewski J., Metody wytwarzania i właściwości metali cięŝkich W Ni Fe Re, InŜynieria Materiałowa, nr 2 (162), marzec-kwiecień 2008, s [32] Tauer K.J., Dowding R.J., Woolsley P., Ballistics performance of a coated powder tungsten alloy, Proceedings of the First International Conference on Tungsten and Tungsten Heavy Alloys, November, 1992, Arlington, Virginia, USA, pp

14 66 T. Majewski [33] Lifu Y., Huaiqing Ch., Mingui J., Suwen Q., Metallographic study on craters and fragments of tungsten alloy and steel penetrator, Proceedings of the First International Conference on Tungsten and Tungsten Alloys, November 1992, Arlington, Virginia, USA, pp [34] Koperski W., Michałowski M., Opracowanie nowoczesnych spiekanych pocisków amunicji strzeleckiej i zbadanie ich właściwości balistycznych, rozprawa doktorska, WAT, Wydział Mechatroniki, Warszawa, [35] Jones S.E., Rule W.K., On the optimal nose geometry for a rigid penetrator including the effects of pressure dependent friction, International Journal of Impact Engineering, vol. 24, pp , [36] Zhu J., A new approach to perform design in shell nosing, Journal of Materials Processing Technology, vol. 63, pp , [37] Ben-Dor G., Dubinsy A., Elperin T., Shape optimization of penetrator nose, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, vol. 35, pp , [38] Ben-Dor G., Dubinsy A., Elperin T., Area rules for penetrating bodies, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, vol. 26, pp , [39] Ben-Dor G., Dubinsy A., Elperin T., Optimal nose geometry of the impact or against FRP laminates, Composite Structures, vol. 55, pp , [40] Ben-Dor G., Dubinsy A., Elperin T., Area rules for penetrating bodies, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, vol. 27, pp , [41] Ben-Dor G., Dubinsy A., Elperin T., Numerical solution for shape optimization of on impact or penetrating into a semi infinite target, Computers and Structures, vol. 81, pp. 9-14, 2003.

15 Zastosowanie krajowego renianu amonu do wytwarzania spieków cięŝkich 67 Application of Domestic Ammonium Perrhenate for Production of W-Re-Ni-Fe Heavy Alloys Intended for Armour-Piercing Kinetic Energy Penetrators Tomasz MAJEWSKI Abstract. Experiments results connected to possibilities of use of the domestic ammonium perrhenate (NH 4 ReO 4 ) produced by the Institute of Non-Ferrous Metals in Gliwice for obtaining W-Re-Ni-Fe heavy alloys were presented in the paper. Characteristic phenomena occurring in the sinters on the base of tungsten containing addition of rhenium (connected with so-called rhenium effect ) were explained. This effect causes improvement of selected properties of these materials. Production process of investigated sinters was described. This process contains, among others, cold isostatic pressing and 2-staged sintering. Selected results of microstructure investigation and mechanical properties of obtained materials produced with addition of domestic ammonium perrhenate were presented. They were compared with properties of sinters produced with addition of imported ammonium perrhenate and also with classical heavy alloys (W-Ni-Fe). Moreover the selected results of final ballistics of kinetic energy penetrators made of investigated materials with addition of domestic ammonium perrhenate were described. These experiments were conducted with using of special ballistic stand for shell shooting. Results of penetration and also selfsharpening effects observed in some cases were described in the paper. Keywords: powder metallurgy, kinetic energy penetrators, tungsten, rhenium

16 68 T. Majewski