專利名稱：易碎金屬彈頭、彈藥及制造這類制品的方法
相關(guān)的申請本發(fā)明是于1998年4月22日申請的，序號為09/063,924的美國專利申請的分案申請。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及易碎的金屬制品，尤其是涉及在打靶和/或訓(xùn)練應(yīng)用中特別有用的易碎的彈頭。因其不含鉛和易碎性(破碎)的特性有利于室內(nèi)和室外射擊用。這類用途方面的易碎彈頭是公知的。它們的特征在于使用被壓實入彈頭的金屬粉末，該彈頭有足夠的強度，以致在發(fā)射過程中能保持其整體性，同時在其與有足夠大的質(zhì)量和剛性的固體目標(biāo)相撞時就破碎。
常規(guī)的高密度、鑄造的、鍛造的、鍍銅或包銅的鉛彈也用于室內(nèi)靶場及用于訓(xùn)練。為保護射手不受跳彈的傷害，通常用“彈頭阱”以阻止射彈及任何產(chǎn)生的碎片傷及射手。此外，可用橡膠或某種其它發(fā)射體吸收材料覆蓋靶場的墻或訓(xùn)練設(shè)施，以阻止意外彈出的彈頭碎片。因此建造和維護室內(nèi)打靶/訓(xùn)練場地耗資不菲。還有，即使采用彈頭阱和墻上的跳彈吸收材料，因某種原因，跳彈仍會意外地?fù)p壞這種系統(tǒng)并傷及射手。
發(fā)射鉛彈使進入大氣中的鉛粉塵彌散在空中。這需要有精密的換氣系統(tǒng)，而且還可能需要用進行血液監(jiān)測程序的個人操作設(shè)備以測定其血液中的含鉛量。積累的廢鉛彈頭及彈頭碎片必須正確處置，而有關(guān)處置含鉛廢物的管理工作增加了復(fù)雜。因此，鉛粉塵的產(chǎn)生及廢鉛彈及碎片的積累引起環(huán)境方面的關(guān)注，并造成潛在的嚴(yán)重危害健康的問題。
對于用作彈頭的不含鉛材料進行了長期的研究。取代彈藥中的鉛的一個問題是取代材料必須足夠地重，以使采用這種彈頭的彈藥在用于自動或半自動武器中時將能使該武器正確地循環(huán)(cycle)。
使自動或半自動武器實現(xiàn)完滿的循環(huán)工作能力的關(guān)鍵性問題是彈藥能遞給循環(huán)機構(gòu)的能量。對于某些類型的武器，這種能量是靠膨脹氣體回推彈殼而傳遞的。對某些其它的武器，利用反沖，而對又一些武器，則與高壓氣體有關(guān)，通過槍管內(nèi)的小孔到達循環(huán)輕武器的機構(gòu)。
所有輕武器設(shè)計成具有產(chǎn)生某種壓力-時間關(guān)系特性的彈頭和發(fā)射劑(火藥)的功能。采用較輕的彈頭，若傳遞的能量過低，以致不能給予該機構(gòu)以進行循環(huán)所必須的能量，則在半自動或自動武器的工作過程中將產(chǎn)生問題。雖然可采用輔助的發(fā)射劑或不同類型的發(fā)射劑以增加能量，但不希望如此，因為這種訓(xùn)練彈的特點明顯不同于具有常規(guī)彈頭和發(fā)射劑的彈藥。
此外，為取代彈頭中的鉛，所選的材料應(yīng)有足夠大的比重，以便使所形成的彈頭質(zhì)量可與市售的發(fā)射劑相匹配。為開發(fā)無鉛彈藥就要開發(fā)特定的發(fā)射劑或其它組分這在經(jīng)濟上是不可行的。
還有，無鉛的訓(xùn)練彈藥當(dāng)其沖擊硬表面時應(yīng)碎成小顆粒。單個顆粒重量太輕，以致不足以攜帶構(gòu)成危險的能量。另一方面，這類彈頭應(yīng)該十分牢固以承受射擊時所產(chǎn)生的高加速度，有足夠的延展性，以保證槍管中的來復(fù)線，有足夠的耐久性以保留政府部門所要求的鑒別由來復(fù)線的雕刻。
采用樹脂類粘合劑與金屬粉末組合的實踐和訓(xùn)練用彈，通常不能令人滿意，因為其脆性難以控制，強度不足，增加了武器槍管的污染、縮短槍管使用壽命，以及不能保存或留下經(jīng)槍管射出的來復(fù)線雕刻標(biāo)記。
本發(fā)明簡述因此，本發(fā)明的目的在于提供一種易碎金屬彈頭及其制備方法，它們基本上排除了現(xiàn)有技術(shù)的一種或多種限制和缺點。
本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將在下文述及，部分地可從下文的陳述中得知，或通過本發(fā)明的實施而得知。通過說明書、其權(quán)利要求書以及附圖中特別指出的制品和方法將對本發(fā)明的目的和優(yōu)點更清楚。
為達到這些和其它的優(yōu)點，按本發(fā)明的目的，當(dāng)具體而廣義地說明時，本發(fā)明旨在提供一種易碎金屬彈頭及其制造方法。該彈頭包括許多金屬顆粒及脆性粘合劑。優(yōu)選的脆性粘合劑主要由至少一種由金屬顆粒和一種粘合劑材料形成的金屬間化合物構(gòu)成的。該粘合劑材料是一種金屬，或是一種類金屬物質(zhì)，它們在處理溫度下形成脆性粘合劑，所述處理溫度低于該金屬顆粒粘結(jié)的溫度，低于該金屬顆粒的金屬和粘合劑材料形成大量可延性合金的溫度而高于粘合劑材料和金屬顆粒形成至少一種金屬間化合物的溫度，該化合物將金屬顆粒粘結(jié)成一種粘合性的易碎的制品。按照制備該制品的方法，將金屬顆粒及粉狀粘合劑材料壓制成該金屬制品的形狀，將其加熱到處理溫度，加熱時間要足以形成至少一種金屬間化合物，再將其冷卻，以形成易碎金屬彈頭。
在本發(fā)明的另一方面，該金屬顆粒是選自銅、鐵、鎳、金、銀、鉛、鉻及其合金的金屬或金屬基的合金；優(yōu)選是銅和銅基合金，而粘合劑材料主要是選自錫、鋅、鎵、鍺、硅、砷、鋁、銦、銻、鉛、鉍及其合金，優(yōu)選是錫和錫基合金。
另一個實施方案是一種易碎金屬彈頭，它是由許多未經(jīng)燒結(jié)的金屬顆粒和至少一種粘結(jié)該金屬顆粒的金屬間化合物粘合劑以形成金屬彈頭。
在該實施方案的另一方面，該粘合劑具有多孔脆性材料的顯微組織，而采用這種粘合劑的經(jīng)最后處理的產(chǎn)品的橫向抗裂強度低于13000psi。由于該粘合劑的脆性斷裂而使具有這種性能的易碎彈頭破碎成許多顆粒，從而這種碎裂吸收了彈頭的大部分動能。
在另一實施方案中，本發(fā)明是制造易碎金屬彈頭的方法，它包括的步驟有形成含金屬顆粒，如銅和銅合金，及金屬粘合劑材料的混合物，金屬粘合劑材料包括處理成與該金屬顆粒中的金屬形成金屬間化合物的金屬和合金，如錫和錫合金。該混合組合物在處理溫度下處理成脆性粘合劑。所述處理溫度低于金屬顆粒的結(jié)合溫度，低于該金屬顆粒中的金屬和金屬粘合劑材料大量形成可延性合金的溫度，但高于該金屬和該金屬粘合劑材料形成至少一種金屬間化合物所需的溫度。將該混合物壓制成有一定形狀的生壓塊，將該壓塊加熱到處理溫度其加熱時間要足以形成有效量的至少一種金屬間化合物，從而形成成型的金屬預(yù)制品，然后使該成形預(yù)制品降至室溫，結(jié)果形成該金屬制品。
按該實施方案的一個方面，該成型生壓塊的尺寸(變化)是在該碎性金屬制品尺寸的0.2％之內(nèi)。
按本發(fā)明方法的另一實施方案，該生壓塊的尺寸變化在該碎性金屬彈頭尺寸的0.2％之內(nèi)。
應(yīng)理解的是，上述的一般陳述和下文的詳細(xì)陳述是示例性和解釋性的，并旨在對要求專利保護的本發(fā)明提供進一步的說明。


圖1是包含本發(fā)明彈頭的中心點火(conter-fire)子彈的剖面圖；圖2是本發(fā)明拆下的彈頭的側(cè)視圖，它說明槍管來復(fù)線留下的痕跡。
優(yōu)選實施方案的描述參見本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。
按本發(fā)明，提供一種易碎金屬彈頭，它包含許多由粘合劑粘結(jié)在一起的金屬顆粒。該粘合劑材料在處理溫度下處理成一種瞬時液相，該處理溫度低于通過燒結(jié)使金屬顆粒結(jié)合的溫度、低于粘合劑材料和金屬顆粒形成大量延性合金的溫度，但高于由該金屬顆粒的金屬和粘合劑材料形成至少一種金屬間化合物的溫度。出于本發(fā)明的目的，這種大量延性合金的量要使所得組織的延性達到最終處理的子彈不再易碎的一點。例如，在其中的金屬顆粒是銅而粘合劑是錫的實施方案中，處理溫度為230-430℃時產(chǎn)生瞬時液相，開始時僅是液態(tài)錫而沒有任何明顯量的銅顆粒/銅顆粒間的結(jié)合。隨后該液態(tài)錫接受銅，并在銅顆粒的表面上形成第一金屬間化合物。銅擴散進初始的金屬間化合物中并擴散遍及其中，從而形成另外的金屬間化合物，而且，取決于溫度和時間，全部的液態(tài)錫可轉(zhuǎn)變成由至少一種銅和錫的金屬間化合物組成的固體。如在這種轉(zhuǎn)變完成之前使該制品冷卻，則一部分的錫以金屬的形態(tài)凝固，但部分在銅顆粒的表面上形成一種或多種金屬間化合物。一種或多種金屬間化合物的量相對于固體錫的量將決定該制品是脆性或是延性。此外，處理的時間和溫度應(yīng)該使其在顯微組織中不形成可觀量的α青銅相。若有可觀量的α青銅相，則將因大量增高處理過的制品的延性和橫向抗裂強度而使彈頭的脆性急劇下降。
將金屬顆粒和粘合劑材料一起壓制成彈頭的形狀，然后以足以形成有效量的粘合劑的瞬時液相的時間將其加熱到處理溫度，之后再冷卻以形成彈頭。粘合劑瞬時液相的有效量是當(dāng)粘合劑的瞬時液相形成至少一種金屬間化合物時，該量足以將金屬顆粒粘合成粘結(jié)體中。這樣一種有效量不排除其中有少量的金屬顆粒/金屬顆粒的粘結(jié)，但該金屬制品的機械性能更多地取決于金屬制品中的粘結(jié)劑的機械性能而較少地取決于其中的任何金屬顆粒/金屬顆粒粘結(jié)的強度。
按本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案，該金屬制品是一種易碎的無鉛的金屬彈頭。金屬顆粒是未經(jīng)燒結(jié)的，而金屬粘合劑是一種脆性金屬間化合物。出于本發(fā)明的目的，術(shù)語“脆性”包括在室溫下顯示出低的斷裂韌性，低的延性或低的抗裂口擴展能力的材料。
本發(fā)明另一優(yōu)選實施方案是裝在彈殼中的易碎的無鉛金屬彈頭。如圖1具體所示，用本發(fā)明的彈頭描繪出一種常規(guī)的中心點火子彈，但本發(fā)明也可用于邊緣點火子彈(未示)。彈頭10，這里是9mm的圓頭彈頭，插入彈殼口12中。在彈殼的口部12處，彈殼14被壓縮(向內(nèi)變形)，以有助于將彈頭10保持在所要求的插入在殼14中的深度。本發(fā)明的彈頭有足夠的強度和延性以承受該壓縮作業(yè)而在壓縮過程中不破裂。子彈還包括點火劑匣16，其中可插入點火劑18。圖1所示的子彈殼是手槍彈藥的典型的直壁式彈殼。本發(fā)明的彈頭也可用作步槍彈藥，而對這種彈藥而言，彈殼可以是瓶頸狀的(未示)其彈殼口部的直徑小于殼體的直徑。發(fā)射劑(火藥)20被置于彈殼14的本體內(nèi)。優(yōu)選是點火劑18是無鉛的。這樣，如果彈頭10也是無鉛的，那么發(fā)射這種子彈不產(chǎn)生鉛。這種點火劑是由CCI Industries of Lewiston,Idaho.U.S.A制造的，而且是按Cleanfire點火劑設(shè)計的。在本文中具體列舉的點火劑18包含無鉛的點火組合物22，但，邊緣點火的彈殼在其邊緣內(nèi)可具有這組合物(未示)。
優(yōu)選地是，本發(fā)明的金屬顆粒主要由選自銅、鐵、鎳、金、銀、鉛、鉻及其合金的金屬或金屬基合金構(gòu)成，優(yōu)選是由銅、鐵、鎳、和鉻構(gòu)成，最好是由銅和銅合金構(gòu)成。按本發(fā)明的另一實施方案，粘合劑材料主要由與金屬顆粒中的金屬形成至少一種金屬間化合物的一種或多種金屬、金屬基合金、類金屬，其混合物和其合金構(gòu)成。這類材料可選自錫、鋅、鎵、鍺、硅、砷、鋁、銦、銻、鉛、鉍及其混合物和合金，而最好是錫和錫合金。
本發(fā)明的一種重要性能是，該易碎金屬彈頭，在射擊過程中保持其整體性，但因彈頭與目標(biāo)的撞擊使脆性粘合劑脆性破裂而使彈頭變成許多顆粒，從而避免了使用常規(guī)鑄造或鍛造的彈藥時所遇到的跳彈問題。易碎的金屬彈頭破碎成許多顆粒，進一步吸收了彈頭的大部分動能，從而基本上消除了彈頭或彈片發(fā)生跳彈的可能性。由于本發(fā)明金屬制品的多孔的顯微組織，就可以保留多種潤滑劑，如二硫化鉬、Teflon及碳以有利于它通過武器的槍管。
對特定的金屬顆粒/粘合劑的組合物進行了適當(dāng)?shù)臒崽幚砗?，這種材料的顯微組織的特征在于，固體金屬顆粒被至少一種金屬間化合物構(gòu)成的粘合材料彼此粘合。這種體系是可取的，因為它們使經(jīng)過適當(dāng)熱處理的材料變脆。該粘合劑可以是完全致密的或多孔的。
除了上述機械性能外，由于所用的粘合劑，本發(fā)明的易碎金屬彈頭具有足夠的強度，以承受將該彈頭自動或手動填裝到彈殼中，在射擊時保持其整體性并留下和保持射擊武器的槍管的來復(fù)線痕跡(見圖2)。圖2描繪9mm手槍彈頭30的示意圖，在其外周表面上有凹槽32。這些凹槽32是彈頭通過槍管時由槍管中的來復(fù)線形成的，并且是發(fā)射該彈頭的具體槍管的正常特征。在法律強制規(guī)定中，后一性能是特別重要的，它可以鑒別出發(fā)射該彈丸的特定武器。
按本發(fā)明，易碎的金屬彈頭是通過下述方法形成的這種方去包括成形金屬顆粒和粘合劑材料的混合物，以在熱處理溫度下形成瞬時液相，所述熱處理溫度低于該金屬顆粒的燒結(jié)極限生長的溫度，而高于該金屬顆粒的金屬和粘合劑材料形成至少一種金屬間化合物的溫度。然后用已知的壓制技術(shù)，如模壓，旋轉(zhuǎn)螺旋壓制，靜壓壓制，在壓力下，壓制該混合物，從而形成成形的生壓塊。生壓塊加熱至熱處理溫度，其時間要足以形成有效量的瞬時液相，然后形成至少一種金屬間化合物，從而形成成形的金屬預(yù)制品。然后將該成型的金屬預(yù)制品返回到室溫，以形成本發(fā)明的易碎的無鉛金屬彈頭。當(dāng)然，熱處理溫度和時間將取決于對金屬顆粒和粘合劑材料的選擇。該熱處理溫度低于金屬顆粒因燒結(jié)而彼此結(jié)合的溫度，低于該金屬顆粒的金屬與粘合劑材料形成大量可延性合金的溫度，而高于該金屬顆粒中的金屬和粘合劑材料形成至少一種金屬間化合物的溫度。其有利效果是因生壓塊的熱處理而導(dǎo)致的尺寸變化很小。
按本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，該金屬顆粒主要由銅構(gòu)成，而粘合劑材料主要由錫構(gòu)成，并且以最多6分鐘的時間將生壓塊加熱到150-430℃的溫度，以形成主要由至少一種金屬間化合物構(gòu)成的脆性粘合劑。
如上文所指出的，本發(fā)明的特別有利的方面在于該易碎的金屬制品基本上保持了該成形生壓塊的形狀和尺寸。因此，形成該成形生壓塊的工具的形狀和尺寸可與所需的最終成品相同。按本發(fā)明，該易碎金屬制品的尺寸變化在成形生壓塊尺寸的0.2％的范圍內(nèi)。
下面是說明本發(fā)明的各實施例。
實施例1按本發(fā)明用市售的青銅預(yù)混物(PMB-8,OMG Americas,Reseach TrianglePark,NorthCarolina,U.S.A)形成多個易碎的金屬彈頭。該預(yù)混物的組份是(重量％)89.75％的銅顆粒、10％的錫顆粒及0.25％硬脂酸鋅潤滑劑。該潤滑劑的存在有助于生壓塊的壓制和出坯，而且它在后續(xù)的熱處理過程中基本上被去除。該預(yù)混物的粒度為約8％大于250目，約30％大于325目，其余小于325目。
在機械壓機中用標(biāo)準(zhǔn)的直壁式模壓制該混合物，隨后確定施加約20噸的總負(fù)荷。該模將混合物形成多個9mm彈頭尺寸和形狀的生壓塊。將此生壓塊在氮氣氛中以30分鐘加熱至260℃，在此加熱時間，全部重量的粘合劑已轉(zhuǎn)變成瞬時液體粘合劑相，而最終變成至少一種銅和錫的金屬間化合物。將處理過的壓塊冷至室溫，結(jié)果形成105格令(grain)(6.80克)重的9mm彈頭，與生壓塊原來尺寸的偏差低于0.1％。
將此彈頭裝入帶有4.5格令Hercules Bullseye火藥的黃銅彈殼中，然后壓平。將所得的彈藥從不同的武器(包括半自動和全自動武器)中對0.25英寸的鋼靶進行射擊試驗。彈藥運行無故障，裝彈，射擊退殼都沒有問題。與靶撞擊時，彈頭完全粉碎成細(xì)粉末。
實施例2-4按實施例1中形成彈頭的相同材料制成標(biāo)準(zhǔn)的橫向抗裂強度試驗棒。試樣在“生坯”(壓制而未熱處理)的條件下測試(實施例2)，按實施例1的同樣進行熱處理后，在氮氣氛中260℃熱處理30分鐘后(實施例3)，在氮氣氛中810℃熱處理30分鐘后(實施例4)，測定下述性能-密度、偏離模具尺寸的尺寸變化百分率(如描述于ASTM B610,MPIF44，或ISO 4492中)、洛氏硬度(HRH)及橫向抗裂強度(TRS)，以磅/英寸2(Psi)作單位，按ASTM B528,MPIF41或ISO3325測定。洛氏硬度的標(biāo)度基于采用1/8英寸的球形壓頭和150kg的負(fù)荷(ASM Metals Handbook)。
實施例 密度(g/cc)尺寸變化(％) HRH(平均) TRS(psi)2 7.26 0.14 73.7 36513 7.27 0.07 94.8 127104 6.53 2.53 52.7 32625上述數(shù)值表明采用約90/10的Cu/Sn混合物，經(jīng)常規(guī)壓制，然后于260℃熱處理30分鐘的實施方案。當(dāng)處理過的制品的橫向抗裂強度為約13000psi或更低時，產(chǎn)生可接受的脆性彈頭。對于易碎彈頭而言，橫向抗裂強度大于13000psi是可行的，但并不是可取的。
對其它試樣的金相學(xué)研究證實在銅/錫體系中，錫開始熔化，然后液態(tài)錫滲入銅顆粒周圍的間隙中。然后銅擴散進液態(tài)錫中，并形成至少一種在銅顆粒上固化成層的金屬間化合物。液態(tài)錫可仍存在，而且當(dāng)更多的銅和錫擴散到該第一金屬間化合物中時，第一金屬間化合物可熔融而形成第二金屬間化合物。在熱處理溫度下，錫繼續(xù)向銅顆粒擴散，在粘合劑中形成空隙。根據(jù)該混合物中的錫的量、處理溫度和在該處理溫度下的處理時間，元素態(tài)的錫將消失，并形成至少一種金屬間化合物。這種金屬間化合物的可延性很小，斷裂韌性低而且抗裂紋擴展的能力也低。因為這種材料含有粘結(jié)金屬顆粒的粘合劑，而該金屬顆粒不被可延性材料另行結(jié)合(或通過顆粒/顆粒的粘合或與可延性粘合劑粘合)，所以結(jié)合的制品是脆性的。此外，因金屬間化合物和空隙的生成而產(chǎn)生的體積變化可以控制，致使在粘結(jié)制品的形成過程中無明顯尺寸變化。
銅/錫相圖表明在平衡狀態(tài)下可形成多種不同的金屬間化合物。盡管不將本發(fā)明限于所述的實施方案，而且不希望受理論的約束，可以認(rèn)為在優(yōu)選實施方案中存在的金屬間化合物，在平衡相圖上，已知它們是以η相存在。本文所述的熱處理可能會或不會導(dǎo)致平衡組織，但該一種或多種金屬間化合物的種類或非平衡相的存在，對于本發(fā)明，當(dāng)其用作粘合劑時這種材料對從中構(gòu)成的制品的機械性能和尺寸的影響并不重要。因此，本發(fā)明的粘合劑可以是各種金屬間化合物的混合物，單一的金屬間化合物或某些相與一種金屬間化合物的脆性混合物。
對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，上述實施方案還有其它的優(yōu)點和修飾。隨后可發(fā)現(xiàn)特定的金屬間化合物或其組合物是有利的。這類材料也在本發(fā)明的范圍之中。因此，從其更廣的方面來說，本發(fā)明不限于這些特定的材料，細(xì)節(jié)及所展示和陳述過的實施方案和實施例。因此，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍及其等同物，由具體公開的內(nèi)容可以進行變更。
權(quán)利要求
1．易碎的金屬彈頭，它包括許多金屬顆粒；用于粘接所述金屬顆粒的脆性粘合劑，所述粘合劑主要由至少一種金屬間化合物構(gòu)成。
2．權(quán)利要求1的易碎的金屬彈頭，其中將所述的金屬顆粒及金屬或類金屬的粘合劑材料壓制成彈頭形狀，然后在冷卻時以足以形成有效量的至少一種金屬間化合物的時間將其加熱到熱處理溫度，然后將其冷卻以形成所述易碎的金屬彈頭。
3．權(quán)利要求2的易碎的金屬彈頭，其中，所述金屬顆粒主要選自銅、鐵、鎳、金、銀、鉛、鉻及其合金的金屬或金屬基合金所組成。
4．權(quán)利要求2的易碎的金屬彈頭，其中，所述金屬或類金屬粘合劑材料主要選自錫、鋅、鎵、鍺、硅、砷、鋁、銦、銻、鉛、鉍，其混合物和其合金的材料所組成。
5．權(quán)利要求2的易碎的金屬彈頭，其中，所述的粘合劑主要由選自銅、鐵、鎳、金、銀、鉛、鉻的第一種金屬和選自錫、鋅、鎵、鍺、硅、砷、鋁、銦、銻、鉛、鉍的第二種金屬和類金屬的至少一種金屬間化合物所組成。
6．易碎的、無鉛的，金屬彈頭，它包括許多金屬顆粒，所述金屬選自銅、鐵、鎳和鉻；金屬或類金屬的粘合劑，其處理成一種脆性的金屬粘合劑，該粘合劑是由在處理溫度下形成的至少一種金屬間化合物構(gòu)成，該處理溫度低于金屬顆粒與金屬顆粒間結(jié)合的溫度或低于粘合劑/金屬顆粒合金大量形成的溫度。
7．權(quán)利要求6的易碎的金屬彈頭，其中，將所述金屬顆粒和所述粘合劑材料壓制成所述彈頭的形狀，然后在冷卻時以足以形成至少一種金屬間化合物的時間將其加熱至處理溫度，再經(jīng)冷卻而形成所述金屬彈頭。
8．權(quán)利要求7的易碎的金屬彈頭，其中，所述金屬顆粒主要由銅或銅基合金組成。
9．權(quán)利要求8的易碎的金屬彈頭，其中，所述粘合劑主要由錫或錫基合金構(gòu)成。
10．權(quán)利要求8的易碎的金屬彈頭，其中，所述粘合劑材料主要由錫組成，而所述脆性粘合劑包括銅和錫的金屬間化合物。
11．權(quán)利要求10的易碎的金屬彈頭，其中，所述銅和錫的金屬間化合物主要由η相構(gòu)成。
12．易碎金屬彈頭，它含有許多未經(jīng)燒結(jié)的金屬顆粒；一種用于粘接所述金屬顆粒以形成所述金屬彈頭的金屬間化合物。
13．權(quán)利要求12的易碎的金屬彈頭，其中，所述粘合劑具有一種有至少一種粘接金屬顆粒的金屬間化合物的、多孔、脆性的金屬為特征的顯微組織。
14．權(quán)利要求12的易碎的金屬彈頭，其中，所述的金屬彈頭由橫向抗裂強度小于13000psi的材料構(gòu)成。
15．權(quán)利要求12的易碎的金屬彈頭，其中，所述的易碎金屬彈頭因所述粘合劑的碎性破裂而成為很多顆粒。
16．權(quán)利要求15的易碎的金屬彈頭，其中，所述易碎金屬彈頭破裂成的許多顆粒吸收了所述彈頭的大部分動能。
17．制造易碎金屬彈頭的方法，該方法包括以下步驟形成含有金屬顆粒和金屬或類金屬的粘合劑材料的混合物，該粘合劑材料在處理溫度下處置成至少一種金屬間化合物，所述處理溫度低于使所述金屬顆粒粘結(jié)的，形成大量的所述金屬顆粒和所述粘合劑材料的可延性合金的溫度；將所述混合物壓制成所述彈頭形狀的生壓塊；以足以形成有效量的至少一種金屬間化合物的時間將所述生壓塊加熱至所述處理溫度，從而構(gòu)成成型的金屬預(yù)成品；使所述金屬預(yù)成品返回至室溫，以形成所述易碎的金屬彈頭。
18．權(quán)利要求17所述的制造易碎金屬彈頭的方法，其中，所述的金屬顆粒主要由銅構(gòu)成，而所述粘合劑材料主要由錫構(gòu)成。
19．權(quán)利要求17所述的制造易碎金屬彈頭的方法，其中，所述生壓塊的尺寸變化在所述易碎金屬彈頭尺寸的0.2％的范圍內(nèi)。
20．無鉛子彈，它包括具有頸部的彈殼；無鉛的點火劑組合物；所述彈殼中的發(fā)射劑；及含多個未經(jīng)燒結(jié)的金屬顆粒的易碎的無鉛金屬彈頭，該顆粒被基本上由至少一種金屬間化合物構(gòu)成的脆性粘合劑粘接，所述金屬顆粒含有選自銅、鐵、鎳、鉻、鎢及其合金的金屬，所述彈頭處于所述彈殼頸部中。
21．權(quán)利要求20的子彈，其中所述粘合劑材料含有選自錫、鋅、鎵、鍺、硅、砷、銦、鋁、銻、鉍及其混合物的材料。
22．權(quán)利要求20的子彈，其中所述子彈是中心點火子彈，它具有內(nèi)有點火藥的點火帽。
23．權(quán)利要求20的子彈，其中所述子彈是邊緣點火子彈。
全文摘要
易碎金屬制品,如彈頭(10)及其制造方法。該易碎金屬制品是由金屬顆粒及金屬或類金屬粘合劑材料的混合物形成的,將該混合物壓制成所需形狀,加熱到高于形成至少一種金屬間化合物所需溫度,但低于因燒結(jié)而粘結(jié)金屬顆粒的溫度,及低于顆粒中的金屬和金屬或類金屬粘合劑材料形成大量可延性合金的溫度的溫度,然后將其冷卻。在將這類制品制成彈頭(10)時,它們有足夠的強度以在開火時保持其完整性,但因沖擊而解裂成粉末,并且是無鉛的。
文檔編號C22C9/02GK1303445SQ99806883
公開日2001年7月11日 申請日期1999年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月22日
發(fā)明者約瑟夫·C·本尼尼 申請人:辛特法爾公司