内爆炸载荷下钨含量对W-Ni-Fe高密度合金圆筒膨胀过程的影响

采用GSJ高速摄影测试技术和圆筒爆炸试验,研究了爆炸加载条件下钨含量在90%～97%(质量分数)范围内的W-Ni-Fe高密度合金圆筒的膨胀过程.结果表明,试验条件下,随着钨含量的增加合金绝热剪切敏感性降低,圆筒膨胀速度增加,破片初速增大;合金的抗剪强度增大,能抑制因内壁剪切裂纹萌生和扩展而产生的卸载,有利于圆筒均匀塑性变形,使得钨合金破片初速增大.     

高应变率下铀铌合金的断裂组织特征

对经过内部爆破加载后产生的U-Nb合金破片进行了断口形貌、金相组织等微观分析。结果表明：U-Nb合金在爆炸加载下的断裂方式为剪切断裂；破片组织内部发现因高速应变引起的大量的绝热剪切带，靠近绝热剪切带的基体晶粒发生明显的拉长变形：破片中存在大量的微裂纹，裂纹沿着绝热剪切带扩展，当与沿壳体环向的拉应力形成的纵向主裂纹相交汇时，形成破片。     

钨合金高弹速侵彻低碳钢板失效行为试验研究

研究钨合金破片对低碳钢板高速侵彻过程中的失效行为及诱发机制。通过弹道枪试验获得93W、95W两种球形钨合金破片以大于1500m/s的速度对Q235A钢板侵彻后的物理形态,对侵彻后受损破片进行了扫描电镜（SEM）观察与分析,结果表明：对于Q235A钢板,钨合金破片以大于1500m/s的速度侵彻后,93W是钨颗粒韧窝型穿晶断裂,95W是钨颗粒准解理型穿晶断裂;93W、95W合金破片局部均会发生熔化,50μm钨颗粒熔化冷凝后生成10μm以下的微米、亚微米尺度球形颗粒紧密排列,宏观上表现为破裂碎块的整体侵彻。     

爆炸加载下钨合金的断裂特性SCIEI

用微量炸药接触爆炸的方法，研究了钨合金９３Ｗ─４Ｎｉ─３Ｆｅ在高加载率条件下的断裂特性，通过宏、微观观察，以及与静态断裂特性相比较，发现随着加载率的增加，钨─钨界面裂纹增加，致使钨合金的断口呈脆性状态。     

钨合金高速侵彻低碳钢板失效行为实验研究

研究了钨合金破片对低碳钢板高速侵彻过程中的失效行为及诱发机制。通过弹道枪实验获得93W、95W 2种球形钨合金破片以大于1500 m/s的速度对Q235A钢板侵彻后的物理形态,对侵彻后受损破片进行了扫描电镜(SEM)观察与分析。结果表明:对于Q235A钢板,钨合金破片以大于1500 m/s的速度侵彻后,93W钨颗粒是韧窝型穿晶断裂,而95W钨颗粒是准解理型穿晶断裂;93W、95W合金破片局部均会发生熔化,50μm钨颗粒熔化冷凝后生成10μm以下的微米、亚微米尺度球形颗粒紧密排列,宏观上表现为破裂碎块的整体侵彻。     

W-Ni-Fe合金药型罩的破甲特性

为了研究W-Ni-Fe合金药型罩的射流特征及破甲特性,对W-Ni-Fe合金药型罩进行静破甲试验,采用X射线照相系统研究W-Ni-Fe合金药型罩的射流形成能力,并对侵彻后的靶板进行宏观及微观分析。结果表明,W-Ni-Fe合金药型罩能形成高速延性射流,虽然穿深较低但破孔孔径大。靶板微观分析表明,破孔表面射流残余多且形成了高硬马氏体区。XRD结果表明,射流与钢靶相互作用剧烈,在破孔表面形成了大量Fe0.95W0.05化合物。马氏体及化合物硬质相的存在使得射流能量横向耗散严重,这是造成W-Ni-Fe合金药型罩穿深低、破孔大的主要原因     

H68黄铜断裂过程的透射电镜原位观察

采用透射电镜动态拉伸、原位观察研究了低层错能合金H68黄铜断裂的微观过程。结果发现：黄铜薄膜试样拉伸时，裂尖首先发射位错，平衡时形成无位错区和反塞积位错群；裂尖前方较厚区域可以发生孪生变形，形成形变孪晶，微裂纹在孪晶中形核、扩展，导致裂纹呈Z字形扩展；裂尖无位错区也可能形成微孪晶，微裂纹在微孪晶中形核，使裂纹呈不连续扩展；微裂纹也可以从主裂纹顶端连续形核、扩展。     

孪晶距对纳米钨力学性能影响的分子动力学模拟EI北大核心CSCD

为了研究孪晶间距的大小对纳米钨力学性能及变形机理的影响,利用分子动力学对不同孪晶间距的孪晶钨进行了单轴拉伸模拟。使用近邻列表技术(CNA)和位错分析方法(DXA)对拉伸过程中纳米钨的变形失效过程和微结构演化进行了表征分析,从而揭示孪晶间距对纳米钨力学性能影响微观机理。结果表明:孪晶钨变形过程中出现的相变、孪晶界的变形以及去孪晶化的现象会改变孪晶钨中裂纹的扩展方式,提高孪晶界的变形能力;而随着孪晶间距的减小即孪晶密度的增加,可变形的孪晶界增多,导致纳米孪晶钨的断裂应变增加。由于孪晶界中存在能量较高的相互作用的特殊三原子结构使纳米钨中更容易出现晶体缺陷,缺陷会在拉伸载荷作用下快速形成裂纹,导致晶体断裂失效,严重降低了纳米钨的屈服强度。此外,孪晶界的存在显著降低了几何必须位错的数量同时阻碍了位错的滑移运动,位错难以发射和运动,从而导致塑性变差。     

硅钢热轧卷焊接接头断裂因素的研究

用光学显微镜、透射和扫描电镜观察以及X射线应力仪分析取向硅钢热轧卷焊接接头焊态与热处理后冷弯塑性和显微组织的关系,探索了影响接头脆断的因素和裂纹的起源,并根据对断口附近大量形变孪晶的观察,分析了它对断裂过程的影响.焊态下熔合线和过热区产生的马氏体、碳化物以及过热区晶粒粗大是造成接头断裂的主要因素.形变时过热区形成的大量形变孪晶的交截和孪晶对相界的撞击也导致了裂纹的萌生,加速了焊接接头的脆性断裂.     

SOME FACTORS AFFECTING THE WELDED JOINT FRACTURE IN HOT-ROLLED SILICON STEEL COIL

用光学显微镜、透射和扫描电镜观察以及X射线应力仪分析取向硅钢热轧卷焊接接头焊态与热处理后冷弯塑性和显微组织的关系,探索了影响接头脆断的因素和裂纹的起源,并根据对断口附近大量形变孪晶的观察,分析了它对断裂过程的影响.焊态下熔合线和过热区产生的马氏体、碳化物以及过热区晶粒粗大是造成接头断裂的主要因素.形变时过热区形成的大量形变孪晶的交截和孪晶对相界的撞击也导致了裂纹的萌生,加速了焊接接头的脆性断裂.     

钨合金杆式弹侵彻45~#钢变形失效行为的数值分析

高速撞击条件下,弹、靶材料的变形失效机制是穿甲侵彻机理研究的重要内容,利用ANSYS/LS-DYNA动力学程序对钨合金杆式弹侵彻45#钢板进行数值模拟。结果表明,撞击瞬间,强压缩冲击波沿弹芯和靶板的撞击接触面分别向弹芯和靶板内部传递,波后的等效应力超过材料的强度极限,因而发生剧烈塑性变形甚至破碎。侵彻过程中,钨合金弹芯前端3mm～4mm处热软化效应显著,应力强度发生塌陷,导致塑性变形流动而形成"蘑菇头"。45#钢的破坏方式主要是延性扩孔,对应弹、靶材料的塑性变形较均匀,整个侵彻不发生绝热剪切局部化行为。     

爆炸压涂钨铜覆层到铜表面的研究

采用爆炸烧结将钨铜合金覆层烧结到纯铜表面的方法,即将钨铜合金粉末预压到铜板的表面后,进行通氢烧结,然后通过爆炸压实将混合粉末进一步压实在铜板表面,最后扩散烧结成为钨铜复合材料。先采用AUTODYN软件模拟了爆炸压实过程中粉末与铜板中的压力分布,确定了一套可以使覆层粉末中压力分布均匀,有利于钨铜合金粉末均匀致密化的参数。而后进行爆炸压实试验,制出的试样覆层密度达到了理论密度的99.3%。对爆炸后的试件进行电子探针检测,检测结果表明钨铜粉混合均匀,钨颗粒的尺寸比铜颗粒要大的多。断口分析结果显示,钨铜覆层的断口形貌不同于传统的断口形貌。钨铜结合面的形貌分析表明,钨铜合金密实的烧结在了铜基体的表面。     

6066铝合金弹体破片形成机理

以挤压及热处理 (T6态 )工艺制备 6 0 6 6铝合金圆管型模拟炸弹 ,进行了力学性能测试、砂坑中爆破试验及扫描电镜断口形貌观察。研究结果表明 :随着应变速率的提高 ,6 0 6 6铝合金强度升高 ,塑性下降 ,断口从韧性向脆性转变。爆破破片断口形貌由拉伸断裂、剪切断裂及其过渡区组成 ,但以拉伸断裂为主。6 0 6 6铝合金作为弹体材料密度小、装药量大、爆轰力大 ,故而破片率及破片初速大 ,杀伤力大。通过破片的断裂特征 ,分析了与材料动态断裂行为相关的形貌特征 ,研究了该弹体材料的膨胀断裂行为     

钨表面形貌控制及其在循环热载荷作用下的热疲劳性能

钨作为聚变装置中的壁材料在各种循环热载荷作用下的热疲劳行为是一个重要的问题。采用电子回旋共振(ECR)等离子体系统在多晶钨表面进行形貌控制实验,然后采用电子束对抛光和具有一定表面形貌的样品开展循环热载荷实验。结果表明,表面形貌对在循环热载荷下发生的循环塑性变形造成的损伤特征影响很小,在300次循环热载荷下某些晶粒中形成了微裂纹及挤出片结构,它们在不同晶粒中按着某一特定的方向平行排列。此外,在不同条件下通过等离子体刻蚀在钨表面制备了不同的三棱锥状和均匀的纳米结构。对损伤区域的截面进行了分析并给出了在循环热载荷下这种结构形成过程的示意图。     

Study on weldability window and interface morphology of steel tube and tungsten alloy rod welded by explosive welding

The explosive welding of the axisymmetric 30CrMnSi tube and tungsten alloy rod was studied. Through theoretical analysis, the weldability window of these two metals was obtained, which could enable the prediction of the welding interface morphology under different explosive conditions. The explosive welding tests under different explosive loading conditions were carried out and 30CrMnSi/tungsten alloy composite rods were obtained. Analytical investigations of the microstructure, hardness, and composition of the samples were performed. The results showed that 30CrMnSi steel tubes and tungsten alloy rods could be successfully welded together. The welding interfaces of composite rods obtained under different explosive loads had different morphological characteristics. With the increase in the explosive load, the welding interface transforms from a straight interface to a corrugated one and even forms a melting transition zone at the interface. The chemical compositions of the transition zone showed that the region consists of two kinds of welded materials. It indicated that the temperature at the interface during the welding process exceeded the melting temperature of the tungsten alloy, and both of the welded materials generated melting phenomena.     

钨合金的磨削加工去除机理

目的 解决钨合金磨削加工去除机理不明晰的问题。方法 基于单磨粒刻划有限元仿真、单磨粒刻划和磨削加工实验，探究钨合金的磨削加工去除机理。结果 在刻划过程中，划痕的不同位置材料的去除特性存在显著差异。在单颗粒刻划切入端，材料依次发生了塑性变形、隆起、微裂纹，再到钨相与黏结相的混杂交融。在划痕中段以材料去除为主，出现了材料微卷起和材料卷起现象，沿着刻划方向卷起现象越来越严重。在划痕切出端，划痕边缘和尾部均出现了“飞边”现象，且相较于切入端，切出端的形貌较差，实验与仿真吻合。此外，在不同相位处，材料的去除特性也存在一定不同。在钨相区域，同时存在脆性特征和塑性特征。在黏结相区域，刻划深度较浅时主要呈现塑性变形、塑性流动等特征，刻划中端深度较大时主要呈现与钨相的混杂和交融。在钨相与黏结相的相界处，相邻钨颗粒呈现不同的损伤或去除特征，且相界会阻断特征形貌的传递。最后，磨削后的钨合金表面存在单颗粒刻划痕上出现的所有去除特征，与单颗粒划痕的去除特征吻合。不同的是，磨削后划痕底部出现了区域性和放射状的裂纹。结论 钨合金的两相特性使得磨削表面的去除特征较复杂，存在塑性变形、微裂纹、微卷起、卷起、裂纹和两相交...     

静液挤压93W合金变形与断裂研究

对静液挤压93W合金的微观组织、力学性能、变形与断裂特征进行了分析研究。结果表明：钨合金的强度随挤压变形量的增大而增加，其增加的幅度随挤压变形量的增大而减小，而延伸率则随挤压变形量的增大而减小；变形起始于粘结相，合金的变形属于典型的双相协调变形；裂纹萌生于钨．钨界面之间；静液挤压态钨合金的拉伸断口上钨颗粒解理断裂的比例明显高于未变形态。     

Effects of tungsten particle shape and size on dynamic deformation and fracture behavior of tungsten heavy alloys

Dynamic torsional tests were conducted using a torsional Kolsky bar for five alloys, one of which was fabricated by double-cycled sintering process, and then the test data were compared via microstructures, mechanical properties, adiabatic shear banding, and fracture mode. The double-sintered tungsten alloy specimen whose tungsten particles were very coarse and irregularly shaped showed cleavage fracture in the central area of the gage section with little shear deformation, whereas shear deformation was concentrated in the central area of the gage section in the other alloys. The deformation and fracture behavior of the double-sintered alloy correlated well with the observation of the impacted penetrator specimen and thein situ fracture test results,i.e., microcrack initiation at coarse tungsten particles and cleavage crack propagation through tungsten particles. These findings suggested that the cleavage fracture mode would be beneficial for the serf-sharpening effect and, thus, the improvement of the penetration performance of the double-sintered tungsten heavy alloy would be expected.     

Effect of size and shape of tungsten particles on penetration performance in tungsten heavy alloys

The effects of the size and shape of tungsten particles on dynamic torsional properties in tungsten heavy alloys were investigated. Dynamic torsional tests were conducted on seven tungsten alloy specimens, four of which were fabricated by repeated sintering, using a torsional Kolsky bar, and then the test results were comparedvia microstructure, mechanical properties, adiabatic shear banding, and deformation and fracture mode. The size of tungsten particles and their hardness were increased with the increasing of the sintering temperature and time, thereby deteriorating the fracture toughness. The dynamic torsional test results indicated that a cleavage fracture occurred predominantly with little shear deformation in the specimens whose tungsten particles were coarse and irregularly shaped whereas shear deformation was concentrated into the center of the gage section in the conventionally fabricated specimens. The deformation and fracture behavior of the specimens having coarse tungsten particles correlated well with the observation of thein situ fracture test results,i.e., cleavage crack initiation and propagation. These findings suggested that there would be an appropriate tungsten particle size condition in the penetration performance since the cleavage fracture mode would be beneficial for the self-sharpening of tungsten heavy alloys.     

粉末烧结钨合金材料的绝热剪切变形局域化实验研究

在分离式Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆装置上对斜圆柱粉末烧结钨合金试件进行了冲击实验,实验中观察到试件的宏观破断现象;用光学和扫描电子显微镜观察到钨合金中出现绝热剪切带这一变形局域化现象。实验结果表明,钨颗粒的形状和空间取向对钨合金剪切变形形式有明显的影响。