劉賽男，孫洋洋，翟鵬遠(yuǎn)，高大偉，張永統(tǒng)， 趙鈺輝，楊國(guó)義，肖來(lái)榮，蔡圳陽(yáng)

(1.中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院， 長(zhǎng)沙 410083；2.中國(guó)兵器工業(yè)新技術(shù)推廣研究所， 北京 100089； 3.河南江河機(jī)械有限責(zé)任公司， 河南 平頂山 467337；4.中南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 長(zhǎng)沙 410083)

1 引言

電磁軌道炮是一種利用電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生強(qiáng)大電磁能,進(jìn)而將電樞滑塊推送至超高速發(fā)射的新型概念武器，具有常規(guī)火炮武器所不具備的初速高、射程遠(yuǎn)、精確度高、操作簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)，其巨大的戰(zhàn)略?xún)r(jià)值及應(yīng)用前景使其逐漸成為世界各國(guó)研究的重點(diǎn)，圖1為美軍展示的電磁軌道炮樣機(jī)。

圖1 電磁軌道炮樣機(jī)及原理圖Fig.1Prototype and principle of the electromagnetic rail gun

電磁軌道炮發(fā)射過(guò)程中導(dǎo)軌處于復(fù)雜的熱、力以及電場(chǎng)中，因此對(duì)導(dǎo)軌的耐高溫、耐磨損和高導(dǎo)電等性能提出了嚴(yán)苛要求。雖然國(guó)內(nèi)外已有許多學(xué)者對(duì)電磁炮發(fā)射過(guò)程中導(dǎo)軌表面發(fā)生的高速刨削、載流摩擦磨損以及電弧燒蝕等損傷問(wèn)題進(jìn)行了大量研究，但對(duì)于電磁軌道炮銅合金導(dǎo)軌的失效形式、失效機(jī)理以及抑制方法尚未形成統(tǒng)一觀點(diǎn)。

本文綜述了國(guó)內(nèi)外關(guān)于銅合金導(dǎo)軌失效的原因、形式與機(jī)理等方面的研究進(jìn)展，提出了銅合金導(dǎo)軌失效問(wèn)題的解決策略。

2 銅合金導(dǎo)軌失效形式及機(jī)理分析

2.1 超高速刨削

美國(guó)Graff和Dttloff在對(duì)高速火箭撬鋼軌進(jìn)行研究時(shí)首次發(fā)現(xiàn)了刨削現(xiàn)象，并研究了其影響因素。對(duì)于刨削的產(chǎn)生原因，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了很多假說(shuō)。

David J.Laird認(rèn)為導(dǎo)軌表面缺陷產(chǎn)生的初始變形使導(dǎo)軌局部材料發(fā)生重新排列，導(dǎo)致超高速發(fā)射過(guò)程中出現(xiàn)碰撞法向分量，使得導(dǎo)軌產(chǎn)生塑性變形最終導(dǎo)致刨削，如圖2(a)、圖2(c)所示。T.J.Watt等認(rèn)為刨削與爆炸焊接波是相似的，是一種亞穩(wěn)狀態(tài)，在發(fā)射過(guò)程中軌道上的彎曲波等對(duì)其形成干擾產(chǎn)生刨削，通過(guò)對(duì)軌道宏觀表面缺陷的刨削坑形貌以及閾值速度進(jìn)行進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)磨損和刨削坑都是由于導(dǎo)軌表面原本存在的缺陷所引發(fā)產(chǎn)生。實(shí)際電磁軌道炮發(fā)射過(guò)程中處于高溫、高壓且大電流的環(huán)境，無(wú)法直接看到刨削坑的產(chǎn)生過(guò)程，因此許多科研人員還通過(guò)軟件對(duì)發(fā)射過(guò)程進(jìn)行模擬來(lái)研究刨削產(chǎn)生機(jī)理。圖2(b)、圖2(d)為導(dǎo)軌刨削機(jī)理分析模型。

圖2 導(dǎo)軌刨削現(xiàn)象及產(chǎn)生機(jī)理模型示意圖Fig.2 Guide rail planing and generation model

L.M.Barker等利用計(jì)算程序CTH完成了對(duì)刨削沖擊模型的模擬仿真，同時(shí)提出刨削是由于電樞與導(dǎo)軌表面的凸出顆粒發(fā)生高速撞擊產(chǎn)生的，刨削坑尺寸與沖擊速度、角度以及導(dǎo)軌材料的屈服強(qiáng)度有關(guān)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)于刨削的模擬也越來(lái)越深入。Wu Jingguo等對(duì)刨削現(xiàn)象進(jìn)行了三維數(shù)值模擬并分析其產(chǎn)生機(jī)理與演變過(guò)程，結(jié)果表明，導(dǎo)軌表面凸起與高速運(yùn)動(dòng)電樞在碰撞瞬間發(fā)生能量交換，導(dǎo)致高密度、高壓物料在接觸面流動(dòng)，進(jìn)而斜向擠壓進(jìn)入導(dǎo)軌，導(dǎo)致形成刨削坑成。金龍文等利用有限元軟件ABAQUS對(duì)刨削形成過(guò)程進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)隨著電樞速度的增加，軌道受到的損傷越大且高溫環(huán)境下?lián)p傷加劇，會(huì)顯著縮短導(dǎo)軌的使用壽命，提出應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況的要求，尋找導(dǎo)軌硬度與導(dǎo)電性之間的平衡點(diǎn)，同時(shí)提升導(dǎo)軌表面加工質(zhì)量將是抑制軌道刨削現(xiàn)象的關(guān)鍵。

雖然國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)對(duì)電磁發(fā)射過(guò)程中的超高速刨削現(xiàn)象、規(guī)律和產(chǎn)生機(jī)理等方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和模擬仿真研究，但其形成機(jī)理與改進(jìn)策略尚未形成統(tǒng)一觀點(diǎn)，因此，對(duì)于超高速刨削現(xiàn)象仍有待進(jìn)一步探究。

2.2 載流摩擦磨損

電磁軌道炮發(fā)射過(guò)程中由于電樞與軌道相互預(yù)緊接觸，因此接觸面之間不僅會(huì)產(chǎn)生超高速刨削，還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的摩擦磨損現(xiàn)象，并且在銅合金導(dǎo)軌上發(fā)生的是相較于普通機(jī)械摩擦磨損(包括粘著磨損、磨粒磨損和塑性變形等)更為復(fù)雜的載流摩擦磨損。在高溫、高壓和高載荷的接觸條件下，電樞與軌道的接觸點(diǎn)通過(guò)發(fā)生反復(fù)被破壞和重新支撐的過(guò)程，構(gòu)成了載流摩擦磨損行為，如圖3所示。

圖3 銅合金導(dǎo)軌載流摩擦磨損形貌Fig.3 Current-carrying friction and wear images of copper alloy rail

國(guó)內(nèi)外科研人員對(duì)載流摩擦磨損的產(chǎn)生機(jī)理以及影響因素等開(kāi)展了許多研究。Bansal等研究了在不同電流密度下的鋁合金和銅合金之間的摩擦磨損行為，結(jié)果表明：隨著電流的增加，接觸電阻會(huì)逐漸減小，而鋁合金的熱磨損率會(huì)增加。Gershman等從不可逆過(guò)程熱力學(xué)角度考慮將摩擦行為都集中在接觸面上產(chǎn)生的碳膜上，并認(rèn)為碳膜起到了保護(hù)作用，且影響了摩擦體內(nèi)部應(yīng)力分布。Shizhong Li等研究了電磁軌道炮的滑動(dòng)電接觸性能，將其分為干摩擦、液化層接觸和高速不穩(wěn)定接觸等3個(gè)階段，并建立了3個(gè)階段的綜合評(píng)價(jià)模型，并通過(guò)實(shí)際發(fā)射實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的有效性。Kubo等研究了電流作用下浸漬銅碳帶與銅電車(chē)的滑動(dòng)磨損行為，認(rèn)為電弧放電會(huì)在材料表面形成新的硬質(zhì)顆粒，在高速滑動(dòng)磨損過(guò)程中受剪切力影響逐漸脫落，加重磨粒磨損程度。除了電流外，載荷大小同樣也會(huì)影響載流摩擦磨損行為。載荷越大，則會(huì)導(dǎo)致接觸點(diǎn)越多、磨損率增加；載荷越小，則會(huì)導(dǎo)致更多的電弧放電，因此，對(duì)于載流摩擦磨損而言存在一個(gè)最佳的載荷壓力。Yasar等研究了電刷彈簧壓力對(duì)電流下銅-石墨電刷磨損性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：摩擦功率隨著電刷負(fù)載的增加而增加，但電損失率隨著實(shí)際接觸面積的增加而減小，且30 kPa BSP以下的磨損機(jī)制主要以電弧侵蝕為主，而在120 kPa BSP以上的磨損機(jī)制則以機(jī)械磨損為主。Yi Feng等研究了接觸壓力對(duì)CTN-Ag-G復(fù)合刷磨損性能的影響，發(fā)現(xiàn)復(fù)合電刷的摩擦系數(shù)與載荷呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系且當(dāng)增加電流時(shí)，金屬體表面的粗糙度和磨粒特性增加使得電刷的磨損程度加重。

電磁軌道炮中銅合金導(dǎo)軌載流摩擦磨損是一個(gè)涉及力、熱、電和磁場(chǎng)的多因素復(fù)雜問(wèn)題，對(duì)其出現(xiàn)形式及產(chǎn)生機(jī)理等進(jìn)行分析,不僅可以明晰多場(chǎng)耦合環(huán)境下銅合金導(dǎo)軌表面載流摩擦磨損機(jī)制，還可以針對(duì)性地研發(fā)出新型復(fù)合材料,以進(jìn)一步提升銅合金導(dǎo)軌的使用壽命。

2.3 電弧燒蝕

在電磁軌道炮的發(fā)射過(guò)程中，巨大的脈沖電流往往需要在幾毫秒的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)軌與電樞形成回路，導(dǎo)致導(dǎo)軌上產(chǎn)生幾kA甚至幾MA的瞬時(shí)電流形成電弧，進(jìn)而在導(dǎo)軌上產(chǎn)生大量熱量并使得電樞與導(dǎo)軌接觸部位發(fā)生嚴(yán)重的燒蝕熔化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為電弧燒蝕。出現(xiàn)電弧燒蝕最主要的原因就在于電樞與導(dǎo)軌之間的接觸界面由“固體-固體”轉(zhuǎn)化為了“固體-等離子體-固體”，引發(fā)轉(zhuǎn)捩的產(chǎn)生。因此，對(duì)電磁軌道炮發(fā)射過(guò)程中的電弧燒蝕行為進(jìn)行分析，其根本在于對(duì)轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象進(jìn)行研究。

目前，對(duì)于轉(zhuǎn)捩的產(chǎn)生機(jī)理主要有3種觀點(diǎn)。第1種觀點(diǎn)是熔化波燒蝕理論，這種方法主要是通過(guò)數(shù)值模擬的方式來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)捩產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究，如圖4所示。

圖4 電弧燒蝕形成機(jī)理及模擬示意圖Fig.4 Formation mechanism and simulation of arc ablation

Benton等分別采用一維有限差公式和三維有限元軟件2種方式模擬了導(dǎo)體溶蝕波侵蝕的數(shù)值方法，發(fā)現(xiàn)三維算法更適宜模擬實(shí)際熔化波。Woods進(jìn)一步考慮了磁擴(kuò)散率的影響，提出電樞面在接觸過(guò)程中會(huì)發(fā)生由后向前的熔化燒蝕，當(dāng)熔蝕波貫穿接觸面時(shí)即產(chǎn)生轉(zhuǎn)捩。第2種觀點(diǎn)是槽蝕理論，其觀點(diǎn)介于熔化波燒蝕和由力學(xué)特性導(dǎo)致的鋁液噴濺或接觸面減小造成的轉(zhuǎn)捩之間。Hsieh采用EMAP3D混合有限元/邊界元程序進(jìn)行數(shù)值模擬，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)確定多種不同鋼材槽蝕的原因，發(fā)現(xiàn)鋼軌局部應(yīng)力高導(dǎo)致材料屈服和高溫下材料軟化是鋼軌變形的主要原因，這表明槽蝕是一種累積行為，提出應(yīng)采用高導(dǎo)電性、熱損失少的材料來(lái)制備鋼導(dǎo)軌。第3種觀點(diǎn)認(rèn)為轉(zhuǎn)捩的產(chǎn)生是由于脈沖電流引起導(dǎo)軌的力學(xué)和電接觸特性發(fā)生改變導(dǎo)致的。其中，Stefani通過(guò)數(shù)值分析方法探究了電磁軌道炮電動(dòng)過(guò)渡機(jī)制，認(rèn)為其破壞了電樞和鋼軌之間的液膜界面，當(dāng)電流快速下降時(shí)，電樞邊緣的局部力會(huì)變大,將熔融的鋁從電樞-鋼軌界面拉出進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)捩。Satapathy等通過(guò)數(shù)值仿真分析不同時(shí)刻的不同接觸面上磁壓力和接觸力的關(guān)系，認(rèn)為磁壓力的損失導(dǎo)致電樞與導(dǎo)軌接觸壓力的下降進(jìn)而發(fā)生轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象。

3種不同的轉(zhuǎn)捩機(jī)理都考慮發(fā)射過(guò)程中熱、力場(chǎng)的存在，有的也對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行了討論，在一定程度上增進(jìn)了對(duì)電弧燒蝕的了解，但目前尚未形成廣泛公認(rèn)的轉(zhuǎn)捩機(jī)理，因此仍有待于進(jìn)一步開(kāi)展深入研究，進(jìn)而為銅導(dǎo)軌電弧燒蝕抑制難題提供了有效策略。

3 銅合金導(dǎo)軌失效抑制方法研究

電磁軌道炮在發(fā)射過(guò)程不僅要求導(dǎo)軌具有高導(dǎo)電率、高強(qiáng)度和高硬度，還要求能實(shí)現(xiàn)數(shù)百次的連續(xù)發(fā)射壽命。因此，針對(duì)目前銅合金導(dǎo)軌存在超高速刨削、載流摩擦磨損和電弧燒蝕等三大失效難題，本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展，從導(dǎo)軌材料強(qiáng)化、表面涂層改性和樞軌結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面提出應(yīng)對(duì)策略，以期解決銅導(dǎo)軌失效難題。

3.1 導(dǎo)軌材料強(qiáng)化

銅合金導(dǎo)軌在發(fā)射過(guò)程中要承受復(fù)雜的高溫、高壓和強(qiáng)電流作用，因此針對(duì)性地研制出高硬度、高導(dǎo)電率、耐高溫的高強(qiáng)銅合金材料是抑制導(dǎo)軌失效的有效策略?；诖耍瑖?guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)銅基復(fù)合導(dǎo)軌材料進(jìn)行了大量研究。

在眾多電磁軌道炮導(dǎo)軌用銅合金材料備選體系中，Cu-Cr-Zr合金、鈹銅合金、鎢銅合金等體系脫穎而出，許多研究者開(kāi)展了大量研究，如圖5所示。Wang和Zhong等對(duì)直流電流下Cu-Cr-Zr合金的電導(dǎo)率和微觀組織結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行了研究，認(rèn)為Cu-Cr-Zr合金的電導(dǎo)率與銅基體中的溶質(zhì)數(shù)量相關(guān)，即銅基體中的溶質(zhì)數(shù)量越少則合金電導(dǎo)率越高，使用直流電流會(huì)提高合金的顯微硬度，通過(guò)透射電鏡觀察表明電流會(huì)促進(jìn)Cr的析出進(jìn)而增加合金的硬度。Yan-bin Jiang等研究了Ni含量對(duì)鈹銅強(qiáng)度與導(dǎo)電率等方面的影響，發(fā)現(xiàn)添加一定量的Ni元素,可以增加合金中γ″和γ′，相的析出，顯著提高其強(qiáng)度，但當(dāng)Ni含量超過(guò)2.1%時(shí)，形會(huì)成少量非共格γ相，降低了析出強(qiáng)化效果。Rachel Monfredo Gee等研究了包括鈹銅、鎢銅在內(nèi)的4種不同銅合金在單次和多次發(fā)射過(guò)程中的強(qiáng)度、硬度、電導(dǎo)率與導(dǎo)熱性能，得出導(dǎo)軌材料與電樞材料的相對(duì)硬度決定了啟動(dòng)位置的剪切作用，發(fā)射過(guò)程的焦耳熱會(huì)使導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性相對(duì)較差的導(dǎo)軌材料先軟化進(jìn)而導(dǎo)致犁溝的產(chǎn)生，提出應(yīng)避免通過(guò)犧牲導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性的方式來(lái)提高導(dǎo)軌的強(qiáng)度和硬度。

圖5 銅基復(fù)合材料Fig.5 Copper based composites

開(kāi)發(fā)銅基復(fù)合材料也是提高銅合金導(dǎo)軌綜合性能的有效策略。Wen-min Zhao等利用靜電吸附法,成功制備了RGO/Cu-Ti基復(fù)合材料，原位形成的碳化鈦相和彌散分布的RGO相，實(shí)現(xiàn)了第二相強(qiáng)化效應(yīng)，使其力學(xué)性能相較于銅基體提高了60%。Tian-xu Qiu等研究了鎳包二硫化鉬對(duì)銅基復(fù)合材料摩擦性能的影響，發(fā)現(xiàn)鎳包裹的二硫化鉬能夠明顯地改善基體結(jié)合狀況，并且由于鎳的固溶強(qiáng)化作用使基體硬度、力學(xué)和摩擦學(xué)性能均實(shí)現(xiàn)提升。

眾所周知，硬度、強(qiáng)度和導(dǎo)電性能對(duì)于銅合金導(dǎo)軌材料往往是不可兼得的，因此，如何協(xié)調(diào)這幾者之間的關(guān)系來(lái)提高銅合金導(dǎo)軌的導(dǎo)電性、耐磨性,進(jìn)而延長(zhǎng)導(dǎo)軌的使用壽命，仍有待進(jìn)一步研究。

3.2 導(dǎo)軌表面改性

引入合金化元素可提高銅合金導(dǎo)軌的力學(xué)性能和耐磨性能，但合金元素的添加往往易導(dǎo)致銅合金導(dǎo)軌的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性出現(xiàn)顯著降低。而表面改性或制備涂覆層等表面處理技術(shù)能在基本不影響銅合金導(dǎo)軌力學(xué)性能和導(dǎo)電性能的前提下，顯著提高其表面耐磨性能?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)銅合金導(dǎo)軌的表面強(qiáng)化技術(shù)開(kāi)展了許多研究。目前關(guān)于銅合金表面的涂覆技術(shù)主要包括激光熔覆、噴涂以及電鍍等。如圖6(a)所示，激光熔覆以激光作為熱源，將填充材料與基體一起熔化進(jìn)而形成冶金結(jié)合的熔覆層，常常用來(lái)改善基體的表面耐熱、耐磨損和抗氧化等性能，具有涂層稀釋率小、基體結(jié)合強(qiáng)度高以及高效無(wú)污染等特點(diǎn)。Quan Lai等采用激光熔覆技術(shù)對(duì)軌道進(jìn)行了新型梯度功能材料修復(fù)研究，探究了熔覆方向、預(yù)熱以及后續(xù)熱處理等工藝對(duì)軌道組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)軌道修復(fù)后的強(qiáng)度與熔覆方向有關(guān)。閆華等利用預(yù)置粉末的方法在Cu-0.9Cr-0.26Zr銅合金基體上激光熔覆Ni基涂層，并對(duì)熔覆層的界面結(jié)構(gòu)和互擴(kuò)散行為進(jìn)行研究，其制備的涂層與基體潤(rùn)濕良好，實(shí)現(xiàn)了冶金結(jié)合。

圖6 銅合金表面涂層處理Fig.6 Copper alloy surface coating treatment

冷噴涂處理技術(shù)因其對(duì)基體的熱影響小、涂層材料范圍廣、沉積效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于合金表面改性領(lǐng)域，如圖6(f)所示。張夢(mèng)清等在銅基體表面冷噴涂了Cu-Ti-BC復(fù)合涂層，研究了涂層的微觀結(jié)構(gòu)、物相組成和硬度，發(fā)現(xiàn)BC粒子可起到彌散強(qiáng)化作用，提高了涂層的整體硬度。B.Riccardi等對(duì)銅合金上的W涂層噴涂參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，成功制備出具有良好導(dǎo)熱率、較好結(jié)合強(qiáng)度的W涂層。

對(duì)銅合金導(dǎo)軌進(jìn)行表面改性或制備涂覆層已經(jīng)顯示出良好的應(yīng)用潛力，有望解決銅合金導(dǎo)軌失效難題，但目前涂覆層體系仍有待進(jìn)一步優(yōu)選探索，以滿(mǎn)足導(dǎo)軌數(shù)百次重復(fù)發(fā)射要求。

3.3 樞軌結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于電流的趨膚效應(yīng)易導(dǎo)致銅合金導(dǎo)軌局部表面產(chǎn)生大量的焦耳熱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生軌道燒蝕現(xiàn)象，改善這一現(xiàn)象最直接的策略是通過(guò)調(diào)整導(dǎo)軌的形狀等幾何參數(shù)優(yōu)化電流分布。周媛等利用Ansoft-Maxwell 軟件建立了2根平行長(zhǎng)直銅導(dǎo)軌的電磁發(fā)射模型，并研究了導(dǎo)軌不同幾何參數(shù)與其電感梯度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)相同截面積的矩形截面導(dǎo)軌，寬高比越大，導(dǎo)軌電感梯度越大，而采用T形、環(huán)形、盈月形的截面形狀時(shí)，也可獲得更大的電感梯度，常見(jiàn)導(dǎo)軌截面如圖7所示。陳青榮等設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型的軌道炮結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果顯示改進(jìn)后電磁軌道炮整體的電流分布更加均勻，樞軌接觸部位的電流密度減小，能有效提高發(fā)射裝置的壽命和整體性能。毛保全等借助低溫等離子體與磁場(chǎng)的定向約束作用，設(shè)計(jì)了新型電磁軌道炮樞軌結(jié)構(gòu)，仿真模擬結(jié)果顯示:該結(jié)構(gòu)提高了電流的擴(kuò)散率進(jìn)而減輕了電流趨膚效應(yīng)，降低了接觸面的燒蝕現(xiàn)象。

圖7 常見(jiàn)導(dǎo)軌截面示意圖Fig.7 Common shapes of railcross-section

總之，通過(guò)優(yōu)化樞軌結(jié)構(gòu)、改變導(dǎo)軌界面形狀等方法來(lái)調(diào)整發(fā)射裝置上的電流和磁場(chǎng)分布情況，能有效地抑制因電流密度大帶來(lái)的導(dǎo)軌燒蝕、熔化等失效問(wèn)題，為電磁軌道炮銅合金導(dǎo)軌失效抑制方法提供了新的方向。

4 總結(jié)與展望

電磁軌道炮作為一種具有初速高、射程遠(yuǎn)和成本低等優(yōu)點(diǎn)的新概念動(dòng)能武器，引起了世界各軍事強(qiáng)國(guó)的廣泛關(guān)注和研究，未來(lái)隨著相關(guān)脈沖功率電源技術(shù)的發(fā)展，電磁軌道炮的銅合金導(dǎo)軌失效問(wèn)題將成為制約其實(shí)戰(zhàn)化、裝配化的關(guān)鍵因素之一。

針對(duì)現(xiàn)有銅合金導(dǎo)軌超高速刨削、載流摩擦磨損和電弧燒蝕等三大失效難題，研究具有高強(qiáng)、高導(dǎo)、耐磨的銅合金導(dǎo)軌材料體系，開(kāi)發(fā)新的表面涂層體系及其大尺寸銅合金導(dǎo)軌的涂層制備技術(shù)以及設(shè)計(jì)合理的樞軌結(jié)構(gòu)等將成為解決電磁軌道炮銅合金導(dǎo)軌失效難題的主要措施。

隨著計(jì)算機(jī)與人工智能技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)對(duì)銅合金導(dǎo)軌失效問(wèn)題的探究應(yīng)更多地與計(jì)算模擬仿真結(jié)合，進(jìn)一步揭示銅合金導(dǎo)軌失效機(jī)理，提出更合理的改進(jìn)措施，以推動(dòng)電磁軌道炮的實(shí)際應(yīng)用。