圖2 為涂層主要組分透射電鏡組織形貌和電子衍射圖，由圖2 可以看出，涂層的組織狀態(tài)為顆粒狀和塊狀，將顆粒狀和塊狀組織放大到100 000 倍左右觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)在某些區(qū)域上均勻分布著粒狀納米晶體，其尺寸在6 ～ 12 nm 范圍內(nèi)。電子衍射分析結(jié)果表明，圖2（ a） 中白色部分為α-SiC，顆粒狀和塊狀組織為正交晶系的Fe2 SiO4; 圖2（ c） 中粒狀納米晶體為正交晶系的Fe5. 36 Si0. 64O8; 圖2（ b） 中涂層內(nèi)某些區(qū)域還存在面心立方結(jié)構(gòu)的Mg0. 36Al2. 44O4 . 火炮發(fā)射時(shí)，膛內(nèi)溫度在3 000 ℃左右，在有氧的條件下，涂層的主要成分α-SiC、Mg0. 36Al2. 44O4、Fe5. 36 Si0. 64O8等隨彈丸的高速摩擦產(chǎn)生磨損，同時(shí)新加入的修復(fù)材料在高溫、高壓及特種催化劑下，在火炮內(nèi)膛表面生成金屬－陶瓷保護(hù)膜。磨損－修復(fù)循環(huán)進(jìn)行，大大減輕了身管內(nèi)膛燒蝕磨損，延長了身管壽命。

　　2.2 修復(fù)材料腐蝕性能分析

　　用無水乙醇擦拭金屬片表面后，先行仔細(xì)檢查銅片，銅片表面無綠色，再用干脫脂棉輕輕擦拭，重新仔細(xì)檢查。由圖3 可以看出，在銅片上，無肉眼可見的綠色、深褐色或鋼灰色等斑點(diǎn)； 在鋼片上，不存在褐色或黑色斑點(diǎn)，從而證明修復(fù)材料無腐蝕性。

　　2.3 修復(fù)材料燒蝕性能分析

　　由圖4 可知，修復(fù)材料燒蝕后表面形成一種黑色物質(zhì)，在燒蝕氣流作用下，黑色物質(zhì)有剝落現(xiàn)象。

　　黑色物質(zhì)剝落后在氣流中心裸露新的修復(fù)材料層。

　　修復(fù)材料燒蝕后反應(yīng)產(chǎn)物能夠沉積或附著在內(nèi)膛表面，形成耐燒蝕隔熱層，阻礙高溫、高速燃?xì)饬鲗μ琶娴臒醾鲗?dǎo)和沖刷作用，并且能夠隔離燃?xì)馀c金屬的接觸，降低金屬溫度。從而有效地提高基體的耐高溫沖蝕能力、顯著降低基體燒蝕磨損速率。

　　2.4 修復(fù)材料摩擦磨損性能分析

　　隨著摩擦的進(jìn)行，金屬摩擦接觸面逐漸有膜狀物生成（ 見圖5 ） ，并能有效地降低摩擦系數(shù)（ 見圖6） 。對其進(jìn)行表面元素分析可知，摩擦金屬表面引入了新的元素，如Mg、Al、Si 等。試驗(yàn)過程中修復(fù)材料原始無機(jī)化合物和反應(yīng)產(chǎn)物附著在摩擦面上，這些物質(zhì)具有較低的導(dǎo)熱率，大幅度降低摩擦表面溫度，減輕摩擦面向內(nèi)部的熱傳遞。混合粉末分解出的粒子，表面能高，與其他粒子的碰撞幾率大，表面吸附作用強(qiáng)，在摩擦過程中，微納米粉顆粒就容易參與各種物化反應(yīng)，反應(yīng)形成穩(wěn)定的高熔點(diǎn)化合物，從而對摩擦表面起到保護(hù)作用。

　　以某型槍管發(fā)射狀態(tài)的條件進(jìn)行槍管修復(fù)試驗(yàn)，檢測該材料在槍管修復(fù)中及防燒蝕保護(hù)中的作用，確定以改善槍管內(nèi)表面狀態(tài)、提高彈丸初速度及精確度為檢測方法的試驗(yàn)方案。試驗(yàn)選取兩支發(fā)射彈丸數(shù)基本相似的槍進(jìn)行試驗(yàn)，一支槍發(fā)射50 發(fā)修復(fù)彈，另一支槍發(fā)射50 發(fā)普通彈頭，驗(yàn)證了修復(fù)材料的修復(fù)效果。圖7 為修復(fù)材料使用前后某型槍管內(nèi)表面圖片。圖8 為槍管溫升與磨損（修復(fù)）次數(shù)關(guān)系曲線。

　　由圖7 可以看出，修復(fù)前，槍管內(nèi)表面存在大小不一的凹坑、裂紋，特別是陽線表面，燒蝕磨損嚴(yán)重。修復(fù)后，槍管內(nèi)表面大小不一的凹坑、裂紋逐漸被填補(bǔ)，表面漸趨光滑，陽線表面修復(fù)效果特別突出，大部分表面的凹坑、裂紋被填平，表面又恢復(fù)使用前狀態(tài)的趨勢。

　　從圖8 槍管溫升與射擊發(fā)數(shù)關(guān)系圖看出，修復(fù)材料使用后能夠明顯減緩槍管溫升，在彈頭發(fā)射過程中的高溫及高速摩擦下，涂覆在彈頭表面的修復(fù)材料在槍管表面陶瓷化，并緊緊附著在身管內(nèi)表面。一方面通過陶瓷涂層的隔熱作用減少熱量向槍管的傳遞，降低槍管溫度； 另一方面通過吸熱填料在發(fā)射高溫時(shí)分解吸熱，減少對槍管的熱沖擊。

　　為了驗(yàn)證涂敷該材料對槍管發(fā)射精度的影響，采用5 支某型新槍進(jìn)行了涂敷前后的射擊精度對比，通過試驗(yàn)驗(yàn)證，該材料不會(huì)對槍的精度產(chǎn)生影響，具體精度對比如圖9 所示。

　　采用已發(fā)射250 余發(fā)炮彈的某型滑膛炮進(jìn)行了使用修復(fù)材料及未使用修復(fù)材料對比射擊試驗(yàn)，試驗(yàn)共發(fā)射150 發(fā)左右彈丸，射擊完成后進(jìn)行膛徑變化量測試。

　　從圖10 修復(fù)前后內(nèi)膛表面對比圖可以看出，修復(fù)前身管內(nèi)表面存在大小深淺不一的凹坑，部分凹坑連通在一起形成裂紋，身管內(nèi)表面燒蝕磨損較為嚴(yán)重。修復(fù)后，身管內(nèi)表面存在大小深淺不一的凹坑、裂紋被涂層材料填補(bǔ)，身管內(nèi)表面漸趨光滑，從圖10 可以看出，修復(fù)材料填補(bǔ)凹坑、裂紋等的修復(fù)效果較為明顯。

　　圖11 為發(fā)射未使用修復(fù)材料及使用修復(fù)材料的彈丸的兩門火炮膛徑磨損量對比。測量位置為炮膛起始部及距炮膛起始部30 mm 處。圖11（ a） 為射擊未使用修復(fù)材料彈丸的火炮，從圖11（ a） 中可以看出，隨著彈丸發(fā)射數(shù)量增加，火炮膛徑磨損量呈增大趨勢，經(jīng)計(jì)算，每發(fā)炮彈的膛徑磨損量為0. 002 mm; 圖11（ b） 為射擊使用修復(fù)材料彈丸的火炮，從圖11（ b） 中可以看出，隨著修復(fù)彈丸發(fā)射數(shù)量增加，火炮膛徑磨損量逐漸減小，經(jīng)計(jì)算，每發(fā)炮彈的膛徑磨損量減少0. 002 mm. 由圖11 對比效果顯示，修復(fù)材料具有較好的修復(fù)延壽效果。

　　在測試修復(fù)材料修復(fù)前后內(nèi)膛表面狀態(tài)、膛徑磨損量的同時(shí)，對彈丸初速度進(jìn)行了對比測試。圖12 為射擊普通彈丸的a 號炮（ 試驗(yàn)前已射擊258 發(fā)普通彈丸） 和射擊使用修復(fù)材料彈丸的b 號炮（ 試驗(yàn)前已射擊278 發(fā)普通彈丸） 火炮初速度的對比。

 從圖12 可以看出，隨著射彈發(fā)數(shù)增加，射擊普通彈丸的a 號炮彈丸初速度整體呈下降趨勢，射擊使用修復(fù)材料彈丸的b 號炮，初速度較射擊普通彈丸的a 號炮增加15 m/s，初速度在一定范圍內(nèi)呈曲線增長。通過射彈發(fā)數(shù)基本相當(dāng)?shù)哪承突排谏鋼羰褂眯迯?fù)材料彈丸及射擊普通彈丸初速度對比發(fā)現(xiàn)，對于中小口徑火炮，修復(fù)材料可在一定范圍內(nèi)增大初速度。而前期試驗(yàn)證明，對于大口徑火炮，修復(fù)材料只能保持初速度不降低，并不能明顯增大初速度。

　　1） 修復(fù)后，在金屬表面附著一層涂層材料，放大1 000 倍時(shí)發(fā)現(xiàn)，涂層表面有顆粒狀和塊狀組織，涂層與鋼基體存在明顯的結(jié)合界面，界面結(jié)合致密。

　　2） 火炮發(fā)射時(shí)，膛內(nèi)溫度在3 000 ℃左右，在有氧的條件下，涂層的主要成分α-SiC、Mg0. 36Al2. 44O4、Fe5. 36 Si0. 64O8等隨彈丸的高速摩擦產(chǎn)生磨損，同時(shí)新加入的修復(fù)材料在高溫、高壓及特種催化劑下，在火炮內(nèi)膛表面生成金屬－陶瓷保護(hù)膜，磨損－修復(fù)循環(huán)進(jìn)行，大大減少了身管內(nèi)膛燒蝕磨損，延長了身管壽命。

　　3） 參照石油化工標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0331—1992 潤滑脂腐蝕試驗(yàn)方法及SH/T 0384—2005 彈藥保護(hù)脂（ 彈保脂） 進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)后，證明修復(fù)材料無腐蝕性。

　　4） 修復(fù)材料燒蝕后表面形成一種黑色物質(zhì)，在燒蝕氣流作用下，黑色物質(zhì)有剝落現(xiàn)象，黑色物質(zhì)剝落后在氣流中心裸露新的修復(fù)材料層。修復(fù)材料燒蝕后反應(yīng)產(chǎn)物能夠沉積或附著在內(nèi)膛表面，形成耐燒蝕隔熱層，阻礙高溫、高速燃?xì)饬鲗μ琶娴臒醾鲗?dǎo)和沖刷作用，并且能夠隔離燃?xì)馀c金屬的接觸，降低身管溫度。從而有效地提高基體的耐高溫沖蝕能力、顯著降低基體燒蝕磨損速率。

　　5） 隨摩擦的進(jìn)行，金屬摩擦接觸面逐漸有膜狀物生成，摩擦金屬表面引入了新的元素，如Mg、Al、Si 等，可大幅度降低摩擦表面溫度，減輕摩擦面向內(nèi)部的熱傳遞。

　　6） 修復(fù)后，槍管內(nèi)表面大小不一的凹坑、裂紋逐漸被填補(bǔ)，表面漸趨光滑，陽線表面修復(fù)效果特別突出，大部分表面的凹坑、裂紋被填平，表面有恢復(fù)使用前狀態(tài)的趨勢。修復(fù)材料使用后能夠明顯降低槍管溫升，且不會(huì)對槍的精度產(chǎn)生影響。

　　7） 對于滑膛炮，修復(fù)材料填補(bǔ)凹坑、裂紋等的修復(fù)效果較為明顯，修復(fù)材料使用后，火炮膛徑磨損量逐漸減小。對于中小口徑火炮，修復(fù)材料可在一定范圍內(nèi)增大初速度。而前期試驗(yàn)證明，對于大口徑火炮，修復(fù)材料只能保持初速度不降低，并不能明顯增大初速度。

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