某型槍械用TC4鈦合金瞄具導軌斷裂分析

鈦合金具有強度高、輕質、耐蝕、無磁、焊接性能好、高溫性能優良等特點，是武器裝備輕量化的首選金屬材料，近年在各類槍械中被用作制退器、槍管和瞄具導軌等主要零件的材料，大幅度降低了士兵的攜帶負荷，提高了單兵行軍機動能力。

槍械瞄準鏡通過連接導軌與槍械連接，瞄具導軌隨武器系統射擊過程中會承受沖擊載荷，在高頻、強沖擊環境下，會產生沖擊疲勞問題。沖擊疲勞的研究已經有100多年的歷史，20世紀早期和中期的很長一段時間里，人們都處于對沖擊疲勞的認知研究中，該領域的研究進展十分緩慢，尤其是對槍械部件的研究更是少之又少。槍械射擊過程因沖擊疲勞而導致失效較為普遍，槍械部件沖擊疲勞性能關系到發射安全及材料使用壽命。本文研究TC4鈦合金瞄具導軌受到高頻沖擊后導致斷裂，對于提高槍械安全性能及耐用性有一定意義和參考價值。

試驗過程與結果

斷口經丙酮清洗后，使用日本電子株式會社JSM6480型掃描電鏡進行觀察。在斷裂處截取金相試樣，經研磨、拋光、腐蝕后，采用德國ZEISS公司Axiovert 200MAT型金相顯微鏡進行顯微組織分析。

三月二十三日帶領少數察哈爾、厄魯特兵前往塔爾巴哈臺游牧地救援。與賊交戰直至五月二十一日，到所屬城無法救援，到城東門附近地方扎營，抓獲參贊大臣等人，并提審，若不派察哈爾、厄魯特兵的話，各大臣無法解救。

導軌斷裂處宏觀檢驗

TC4鈦合金瞄具導軌斷裂位置如圖1(a)所示，斷口呈45°剪切斷裂。該導軌與槍械連接采用燕尾槽方式，由斷口纖維區走向不難看出裂紋源位于圖1(b)所示位置，即導軌燕尾槽根部。

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DNA條形碼技術可以直接從基因水平提供鑒定依據，將有助于非分類學專業工作者對中藥用植物進行快速、準確地鑒定，是傳統鑒定方法的補充和拓展，具較好的推廣和應用價值[24]。本研究結果分析了DNA條形碼技術應用于中藥用植物鑒定中被廣泛關注的問題，證明了ITS2序列作為DNA條形碼能穩定、準確鑒別濱海白首烏藥用植物，為保障臨床安全用藥提供有效手段，也為蘿藦科植物分子鑒定和遺傳多樣性研究奠定了基礎。

導軌斷口顯微分析

對斷裂處進行金相組織分析。圖4為平行斷裂面處顯微組織。從顯微組織可以看出，該合金為兩相區加工組織，無完整的原始β晶界。初生α含量較高。個別視場存在扭曲的α相。存在流線狀組織，α相方向性拉長，為典型的板材軋制組織。

生物濾池：這里的生物一般指的是厭氧生物，氧化池與濾池在結構上比較相似，主要不同為生物濾池是封閉狀態的。生物濾池還有低成本、低消耗，操作簡單、便捷等特點，不需較多人力成本，因此在農村生活污水處理方面是比較常用的方法之一。

圖3為裂紋源區斷口放大圖片，可以觀察到沿裂紋源區發散的撕裂棱線條，導軌斷裂方式為準解理斷裂。斷口還可觀察到二次裂紋，二次裂紋方向基本與裂紋擴展方向垂直，斷口可觀察到摩擦磨損痕跡。

導軌金相組織分析

采用掃描電鏡對斷口進行觀察，由圖2中的沿裂紋源區放射性條紋，可進一步斷定裂紋源位置為導軌燕尾槽根部。疲勞源區及擴展區與常規疲勞斷口存在一定差異，斷口較瞬斷區粗糙，且顏色較暗。裂紋擴展區觀察不到明顯的疲勞條紋，但該區與瞬斷區存在明顯界面，且界面線與裂紋擴展方向垂直。

分析與討論

瞄具導軌在射擊過程中受后坐產生的沖擊力。導軌隨武器系統射擊時在高頻、強沖擊環境下，可視為非對稱循環的交變應力，其鎖緊時也受鎖緊應力。當瞄準鏡受p力的作用時，瞄準鏡及導軌之間形成一組力偶系pp'(圖5)，力偶能使物體產生純轉動效應。把瞄準鏡及導軌視為懸臂梁，固定端(即燕尾槽)受力最大，表明燕尾槽、尤其是燕尾槽根部受力最大。力偶產生的轉動力可分解為平行于瞄準鏡方向的作用力P1及平行于導軌緊鎖方向的作用力P2(圖6)。可以看出，燕尾槽根部沿緊鎖方向反方向斷裂的風險是最大的。

另外，用放大30倍光學投影儀測得燕尾槽根部曲率半徑為0.2mm，接近直角，且有較深機加痕跡，表面較為粗糙。導軌的燕尾槽為人為的尖端區域，該處曲率半徑小，其根部應力集中最大。在沖擊過程中，載荷的持續時間比較短、速度快，單次沖擊載荷造成結構微損傷，隨著沖擊載荷多次加載，導軌因沖擊疲勞引起的微損傷逐步累積，產生宏觀裂紋，最終導致斷裂。

結論

(1)瞄準鏡導軌斷裂方式為準解理斷裂，斷裂位置處于較大應力集中的燕尾槽根部。

(2)瞄準鏡導軌斷裂原因為在高頻沖擊下導致的疲勞斷裂。

(3)為增加該導軌疲勞壽命，可考慮調控該合金組織類型，如雙態組織或網籃組織可提升該合金沖擊韌性。也可通過設計入手，增大導軌的燕尾槽處曲率半徑。