钨丝增强锆基非晶材料弹芯侵彻弹坑特征研究

利用靶试及数值计算研究钨丝增强锆基非晶弹芯侵彻弹坑形貌及直径,并进行理论分析.结果表明:钨丝增强锆基非晶弹芯侵彻弹坑较93W合金弹坑细长,且弹坑底部更尖锐.在稳定侵彻阶段,钨丝增强锆基非晶弹芯侵彻弹坑平均直径为10.1 mm,较93W合金弹坑小8.2％,这归因于钨丝增强锆基非晶动态压缩强度更高,侵彻过程具有"自锐"特性.     

装甲钢动态性能与抗弹性能关系研究

对四种不同回火状态的603、675、685装甲钢进行了一维压杆动态压缩和剪切性能实验.通过对各种状态装甲钢动态力学性能的测试和分析,并结合这些材料模拟靶式的实验结果,建立了材料的动态压缩屈服强度与侵彻深度之间对应关系,最终选定装甲钢动态压缩屈服强度作为表征装甲材料使用性能的参量.     

钨合金壳体侵彻混凝土靶板过程壳体应变的实验测试

通过自行设计的弹载存储测试系统,进行了钨合金壳体垂直侵彻混凝土靶板的实验,获得了钨合金壳体危险截面处的应变-时间历程.实验结果表明:在侵彻混凝土目标的过程中,钨合金壳体受到了动态压缩和动态拉伸载荷的反复作用,壳体能够很好地保持结构的完整性;同时,实验研究获得的钨合金壳体危险截面处应变-时间历程曲线,既可以为壳体设计提供理论支撑,又为钨合金壳体侵彻混凝土靶板的侵彻模型和数值仿真建立了验证标准.     

不同弹芯材料侵彻钢装甲对靶板硬度的影响

对钨丝增强非晶复合材料和93钨合金进行模拟靶试对比试验,通过对弹坑头部附近靶板进行微观组织观察和显微硬度测试,研究高速侵彻后不同弹芯材料对靶板组织和性能的影响。结果表明:两种弹芯材料高速侵彻后的钢靶板,弹坑附近的靶板硬度都较侵彻前的原始靶板有很大提高,且非晶复合材料弹芯侵彻形成的弹坑附近高硬度层更宽,其宽度是93钨合金弹芯侵彻形成的高硬度层的2.5倍左右;弹坑附近组织存在很大差异,钨合金弹芯的弹坑附近是形变织构组织,而复合材料弹芯靠近弹坑处的靶板发生了马氏体转变。     

毁伤过程中弹板破坏机制的研究

研究了用93W?105模拟弹以1400m/s左右的速度侵彻四种回火状态的603、675、685钢装甲和弹体的破坏方式.研究过程发现,穿深、坑口和坑底直径都可以成为描述装甲钢抗弹性能的参数.另外坑口和坑底直径与材料抗弹性能有密切联系.研究中还发现,侵彻过程中钨合金穿甲弹发生了绝热剪切,绝热剪切产生的高温可以使钨发生融化并使装甲发生过烧.用钢穿甲弹进行实验,钢弹也出现绝热剪切,这证实侵彻过程中弹体受到的破坏主要是绝热剪切.     

钨骨架/Zr基非晶复合材料准静态断裂特征研究

研究了用渗流铸造法制备的钨骨架/Zr基非晶复合材料在1.4×10-2s-1应变率条件下的力学性能与变形断裂特征。试验发现钨骨架/Zr基非晶复合材料在准静态压缩条件下具有很高的压缩强度(3300～3500MPa)和良好的塑性变形能力(50%～60%)。利用SEM研究压缩后试样的微观组织形貌,发现钨骨架与非晶相的相互嵌套改变了非晶和钨骨架二者各自的变形机理与断裂模式。非晶相阻碍了钨骨架中裂纹的扩展,钨骨架抑制了非晶相中大面积流变的发生。复合材料的断裂表现为一种混合断裂模式,其中非晶相的断裂为局部软化后的撕裂。     

非晶/纳米晶软磁材料及其应用

综述了软磁材料的分类及其性能对比,重点介绍了高性能非晶／纳米晶软磁材料的性能及应用。非晶／纳米晶软磁材料具有较高的综合软磁性能,如高饱和磁感应强度、高磁导率、低高频损耗等。用非晶／纳米晶软磁材料制作的器件具有质量轻、体积小、性能高等优点,在大功率中高频变压器、高频开关电源、电磁兼容器件、高精度电流互感器、巨磁阻抗传感器等中得到了广泛的应用,是软磁材料的又一个发展方向和研究热点。     

纳米NiB/Al复合粒子的制备及催化AP热分解研究

采用沉淀法分别制备了纳米NiB非晶合金及纳米NiB/Al复合粒子.利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及扫描电子显微镜(SEM)进行表征,发现纳米NiB/Al复合粒子中纳米NiB为40～60 nm的非晶态合金,并在Al颗粒表面呈均匀、连续的复合结构.通过TG、DTA热分析,发现纳米NiB及其复合粒子的含量对高氯酸铵(AP)热分解有显著影响.对实验数据拟合计算发现该体系中复合前后的纳米NiB合金对AP的高温热分解理论最佳含量分别为8.91%和7.93%,两者可分别使AP的高温热分解温度降低至407.34 ℃和389.98 ℃.以1.5%比例添加到AP/HTPB(端羟基聚丁二烯)推进剂体系中,发现复合后的催化剂使其高温分解温度多降低了12.2 ℃,热分解峰合并的趋势更明显.     

Zr基非晶合金药型罩射流的成型研究

射流成型情况关系到对目标的侵彻毁伤效果.非晶合金材料有着不同于金属材料的独特力学特性,其用于聚能装药中形成的射流形态十分特殊,可以在保证一定侵彻深度的同时提高开孔孔径.将数值模拟和试验验证相结合,对Zr基非晶合金药型罩射流成型特性展开研究.将Zr基非晶合金和Cu药型罩形成的射流进行对比分析,发现具有明显差异.这是由于非...     

高速破片对半无限厚钢靶的侵彻试验研究

进行了典型高速破片对半无限厚45号钢靶侵彻试验,并根据Tate-Alekseevskii弹体侵彻模型及理想刚塑性材料模型假定,推导了高速破片冲击下,半无限厚钢靶的侵彻深度计算公式,提出了靶体的抗侵彻阻力以及靶体材料动态屈服强度的计算方法,计算侵彻深度与试验结果吻合良好。结果表明:半无限厚45号钢靶的抗侵彻阻力约为5.246倍静态屈服强度;在平面应变侵彻条件下,当弹速为500～1300m/s时,45号钢的动态屈服强度约为静态屈服强度的2.998倍;弹体的临界侵彻速度为319.9m/s,冲击速度小于临界侵彻速度时不会发生侵彻。     

爆炸成型弹丸药型罩用高密度合金选取准则

为解决高密度合金在爆炸成型弹丸（EFP）应用中的破碎失效问题，以典型钨镍系合金为研究对象，对不同钨含量的平板飞片试样开展了爆炸加载试验。基于对受试材料成形性能及失效机理的分析结果，结合传统药型罩材料的共同特性，提出了EFP高密度合金罩材的选取准则，应用该准则进行了罩材选取，并通过爆炸加载成型及侵彻试验进行了验证。研究结果表明：钨镍合金难以形成完整侵彻体的原因在于，钨颗粒作为第二相粒子分布于基体中，使得大变形状态下在相界处因位错塞积而产生的应力集中无法避免，从而导致微裂纹形成并扩展以致材料发生断裂；高密度合金作为EFP药型罩材料，应具备完全固溶体的单相组织，若溶剂金属为非面心立方结构，则须具备低于服役环境温度的韧脆转变温度；依据上述准则选取的单相固溶体合金，其平板飞片与等壁厚球缺罩均能够形成完整侵彻体，试验结果与预期结果相符合。研究结果可以为EFP药型罩用高密度合金的设计、选取和应用提供参考依据。     

Mg-Al-Zn-Nd稀土镁合金热压缩动态再结晶的研究

采用Gleeble-1500D热模拟机对Mg-Al-Zn-Nd稀土镁合金的变形规律及动态再结晶行为进行研究。结果表明:合金的流变应力随应变速率的增大而增加,随温度的升高而降低;变形量对应力-应变关系的影响很小;变形过程中发生动态再结晶,随变形程度的增加,动态再结晶晶粒不断增多,材料呈现明显的软化趋势,流动应力下降。当动态再结晶过程完成以后,继续变形,材料又出现硬化行为;并且动态再结晶平均晶粒尺寸的自然对数与Zener-Hollomon参数的自然对数呈线性关系。根据实验分析,合金适宜的热加工条件为:变形温度400～450℃,应变速率0.1～5s-1。     

侵彻过程中穿甲弹温升机制的研究

钨合金模拟穿甲弹以 14 0 0m/s左右的初速侵彻经 2 0 0℃回火处理的 6 0 3装甲钢时 ,钨合金内会出现部分粘结相和钨颗粒熔化的现象 ,这种现象主要不是由冲击压缩引起的 ,而是由高应变率剪切变形引起的     

铝粉/橡胶复合材料力学性能与本构模型研究

为研究铝粉/橡胶复合材料的力学性能与本构模型,利用WGD-1型万能材料试验机及分离式Hopkinson压杆进行了准静态和动态压缩试验。获得了试件在准静态下与1 400 s^-1～2 800 s^-1应变率范围内的应力-应变曲线;建立了描述试件材料一维动态、静态压缩力学行为的率相关本构模型;采用扫描电子显微镜观察了铝粉颗粒在橡胶基体中的分布情况。试验结果表明：不同配比的试件在准静态加载下硬化形式不同,铝粉质量含量60%的试件中铝粉颗粒在压缩后期出现破碎现象且最终被压溃;动态加载下,试件应变率效应明显,流动应力比准静态条件下显著增加,铝粉质量含量60%的试件增加尤为明显。     

非晶态软磁合金薄带的制备和磁学性能

研究了钴基和铁镍基两种非晶态软磁合金薄带的制备工艺，用示差热分析法测量了合金的起始晶化温度和居里温度，用冲击检流计法测量了合金的静态磁学性能。试验结果表明，在单辊快淬工艺条件下，钴基合金的非晶态形成能力比铁镍基合金的大，制备较容易；磁场退火处理能够显著改善两种合金的软磁性能；制备态和经磁场退火的两种合金的磁学性能均优于晶态铁镍系坡莫合金的磁学性能。     

喷射沉积Mg-Al-Ca-Zn镁合金力学性能研究

采用喷射沉积加热挤压成形方法制备Mg-Al-Ca-Zn镁合金,使用SEM、TEM等技术对其组织和力学性能进行研究。结果表明:喷射沉积挤压态镁合金组织均匀、晶粒细小,合金中存在大量细小的第二相;沉积挤压态合金抗拉强度可达到425 MPa,延伸率为3%,细晶强化是其主要强化机制;时效处理对喷射沉积挤压态合金抗拉强度无明显影响,但会降低高合金化合金的延伸率,固溶时效处理会降低合金抗拉强度,但可提高低合金化合金的延伸率。     

Mg65Cu20Ag5Gd10块体非晶合金的动态压缩特性

利用霍普金森压杆(SHPB)装置对Mg65Cu20Ag5Gd10块体非晶合金材料进行了动态压缩试验，应变率范围102—103 S-l，采用扫描电子显微镜研究了其断口形貌特征。结果表明：Mg65 Cu20Ag5 Gdlo块体非晶合金在动态压缩条件下的断裂强度值最高为704 MPa，变形过程中没有出现宏观塑性变形阶段；Mg65 Cu20Ag5 Gd10块体非晶合金的断裂强度随发射子弹气压增加有增高的趋势，而断裂应变则随着压缩载荷的增加而降低；断口上存在解理台阶证明Mg65 Cu20Ag5 Gd10块体非晶合金为脆性断裂，同时在断口上存在条状花样和光滑区域相结合的形貌特征。     

钨丝增强锆基非晶合金复合材料动态变形特征研究

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对体积分数为60%和80%的钨丝增强锆基非晶合金复合材料进行了动态压缩实验,采用 X 射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了复合材料的原始组织以及动态变形特征和断口形貌。结果表明:在动态压缩载荷作用下,W 丝/Zr 基非晶复合材料没有明显的屈服现象即发生断裂;试样的动态压缩强度随着钨丝体积分数的增加而增加,体现了钨丝增强体对复合材料显著的强化作用;试样发生剪切断裂和纵向劈裂,在变形过程中钨丝发生劈裂并有屈曲失稳和翘起,非晶基体表现为软化后的脉状花样和脊状形貌,钨丝体积分数的不同,复合材料呈现出不同的断口特征。     

高密度钨合金的表面滲碳处理研究

采用固体渗碳的方法对高密度钨合金进行了表面渗碳处理，通过显微观测、能谱分析、X射线检测等分析手段对渗层进行了检测。结果表明试样在固体渗碳剂中经过950℃保温5 h的渗碳处理，可以获得两层渗层组织。其中表层为170～200 μm深的W2C渗层，其显微硬度值由HV388提高到HV525，表明钨合金的表面渗碳可以有效地提高其表面硬度。次表层的显微组织表明该层中W颗粒没有明显的变化，碳化物主要存在于粘结相中。