基于SPH-FEM法Ti/Al3Ti装甲防护性能研究

为研究Ti/Al_3Ti层状复合材料靶板在不同撞击时刻的损伤情况及失效形式,通过SPH-FEM模拟钨合金弹侵彻Ti/Al_3Ti层状复合材料靶板的过程,探讨其防护性能。模拟结果表明:在高速冲击载荷作用下靶板产生花瓣形开裂,伴随有不同程度的剥离;Al_3Ti层中出现径向沟槽状损伤裂纹,并出现部分脱落现象。Ti/Al_3Ti特殊的叠层结构使层间裂纹不断改变其扩展方向,发生裂纹偏转,增加裂纹扩展路径,使材料吸收更多的冲击能量,从而具有良好的装甲防护性能。     

微观组织对Ti6321钛合金靶板爆炸断裂失效的影响

通过不同热处理工艺获得不同组织的Ti6321钛合金靶板,研究微观组织对Ti6321钛合金靶板在爆炸加载过程中变形和断裂行为的影响。结合光学显微镜和扫描电子显微镜,对爆炸回收后的靶板进行微观断口和失效分析。结果表明：等轴组织靶板具有较高的抗变形能力,魏氏组织靶板具有较高的抗层裂破坏能力和较低的厚度减薄率,断裂模式包括塑性变形及中心颈缩环、沿颈缩环部分断裂、沿颈缩环全部断裂和中心完全撕裂;在200 g TNT爆炸加载下,双态组织靶板发生拉伸和剪切断裂;在300 g TNT爆炸加载下,等轴组织靶板发生拉伸、剪切断裂和层裂,双态组织靶板发生剪切断裂和层裂,断口均为韧性断裂;魏氏组织靶板在两种TNT药量加载下均产生剪切断裂,断口为韧性和脆性的混合型断裂,靶板的层裂和剪切断裂均为绝热剪切失效。     

Nb丝增韧TiAl/Ti5Si3基复合材料组织与性能的研究

用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉离心浇注工艺和熔模精密铸造技术,制备Nb丝增韧Ti Al/Ti5Si3(Ti-40Al-5Si)基复合材料,对其进行真空退火处理。通过SEM、万能试验机等测试复合材料的显微结构、冲击性能、抗弯性能以及界面层显微硬度的分布情况。结果表明:Nb丝与基体结合良好,复合材料界面层组织为σ相、γ相及T2相,复合材料冲击性能较Ti Al/Ti5Si3基体有较大的提高,抗弯强度较基体下降但Nb丝延缓了其断裂;退火处理后,复合材料界面反应层中合金元素分布更加均匀,显微硬度及冲击性能比铸态时分别增加约7.8%、22.87%。     

Ti-6Al-4V/Al3Ti金属间化合物基层状复合材料残余应力分析

利用ANSYS有限元软件数值模拟不同微观结构的Ti6Al4V/Al_3Ti金属间化合物基层状复合材料的残余应力,分析复合材料层内残余应力分布特征及微观结构参数对层内残余应力的影响。结果表明:Ti6Al4V/Al_3Ti层状复合材料中各层的残余应力在对称中心点处最大,在接近材料边缘处迅速降到最低,各层内残余应力沿界面法线方向无应力梯度变化;在总厚度不变的情况下,通过增加层厚比和层数可改善Ti6Al4V/Al_3Ti金属间化合物基层状复合材料中的残余应力分布,但层厚比对复合材料层内的残余应力影响更为明显。     

(CoCrFeMnNi)p/Ti复合材料变形损伤行为研究

用真空热压烧结制备体积分数为7％的(CoCrFeMnNi)p/Ti复合材料.将试验研究与数值模拟结合,研究(CoCrF-eMnNi)p/Ti复合材料变形损伤行为.结果表明:真空热压烧结后的复合材料中无新相生成,界面结合较好.高熵合金颗粒提高了复合材料压缩性能,抗压强度达1773 MPa.有限元模拟发现,颗粒位置对基体变形存在一定作用,相邻颗粒间基体的应力及应变大于颗粒周围基体.界面最先达到应力应变临界值,随后萌生裂纹,发生损伤.不完整颗粒界面比球形颗粒界面更易损伤.     

界面层对TiC/TC4复合材料力学性能的影响

TiC/TC4复合材料在航空航天领域有广阔的应用前景,在加工制造过程中,增强体SiC纤维和Ti合金基体会发生界面反应,严重影响复合材料的宏观力学性能。为研究界面层对TiC/TC4复合材料力学性能的影响,采用正四方形RVE模型模拟复合材料细观受力情况,并进行有限元计算分析,分别研究单胞模型在4种单向载荷下的力学性能和失效载荷大小,得到复合材料的失效模式。重点研究了界面层厚度对复合材料细观模型力学性能的影响,综合考虑界面层厚度对界面结合强度值和裂纹对复合材料性能的影响,确定反应层厚度控制在1μm附近最合适,与实际制造时所选取的界面厚度区间一致,可以作为复合材料加工时界面层厚度的参考理论依据。     

TiC/Ti3SiC2复合材料的制备及其性能研究

以粉末Ti,Si,TiC和炭黑为原料,采用反应热压烧结法制备TiC/Ti3SiC2复合材料。借助XRD和SEM研究TiC含量对TiC/Ti3SiC2复合材料相组成、显微结构及力学特性的影响。结果表明:通过热压烧结可以得到致密度较高的TiC/Ti3SiC2复合材料;引入TiC可以促进Ti3SiC2的生成,当引入TiC的质量分数达30%,TiC/Ti3SiC2复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别为406.9 MPa,3.7 MPa.m1/2;复合材料中Ti3SiC2相以穿晶断裂为主,TiC晶粒易产生拔出。     

Ti纳米颗粒对Al/CuO基叠层薄膜燃烧行为的影响

为降低亚稳态分子间复合物的点火能量,利用抽滤的方式制备了一系列不同Ti掺杂浓度（10%～30%）的Al-Ti/CuO叠层薄膜。采用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）、激光点火和差示扫描量热仪（DSC）对其形貌、化学成分及燃烧行为进行了测试,并分析Ti纳米颗粒在Al/CuO叠层薄膜中的作用机制。结果表明：Ti纳米颗粒的添加降低了Al/CuO叠层薄膜的点火阈值,其中20%Ti添加量的叠层薄膜点火阈值仅为21.2 mJ,相比Al/CuO降低了约36%。但过量添加Ti纳米颗粒会导致大量微米级球状烧结结构的生成,该结构会包裹未反应的纳米铝颗粒,阻碍其能量的释放和后期火焰的传播。     

含低速冲击损伤复合材料层合板剩余压缩强度预测

为了预测含低速冲击损伤复合材料层合板结构的剩余强度,建立了复合材料层合板结构从冲击到冲击后压缩的全过程分析模型.基于该模型,通过ABAQUS有限元仿真软件,结合Hashin失效准则和Cohesive界面单元,建立了复合材料层合板结构有限元分析模型,完成了低速冲击载荷下的有限元仿真模拟和冲击后剩余强度的有限元预测.通过与试验值对比,仿真结果与试验结果有良好的一致性,所建立模型能够有效进行含低速冲击损伤复合材料层合板结构的剩余强度预测.     

TiN/Ti多层涂层高速冲击损伤特征研究

为研究砂粒高速冲蚀TiN/Ti多层涂层的损伤特征,采用有限元方法模拟砂粒冲蚀TiN/Ti多层涂层过程,研究单颗粒高速冲击下涂层总厚度、调制比、冲击角度对TiN/Ti涂层损伤特征的影响。结果表明:砂粒冲击涂层过程中,冲击中心正下方的各TiN层下表面和冲击接触半径附近的各TiN层上表面均分布较大的拉应力,在冲击中心正下方各TiN层上表面主要分布较大的压应力;涂层内的最大拉应力和基体最大等效塑性应变随着涂层总厚度的增大先增大后减小,厚度最大时体现出良好的抗冲击性;增大多层涂层的调制比会造成涂层内的最大拉应力以及基体的最大等效塑性应变不断增大;砂粒冲击角度从小角度到大角度的过程中,涂层内的最大应力和基体最大等效塑性应变不断增大,冲击角度为90°时,TiN/Ti多层涂层的梯度作用不明显。     

晶间复合添加Ti/Al, Ti/Cu对烧结Nd-Fe-B磁体磁性能与显微组织的影响

研究了在烧结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体晶间复合添加高熔点元素Ｔｉ和低熔点元素Ａｌ或 Ｃｕ对显微组织和磁性能的影响。实验结果表明,适量的Ｔｉ和Ａｌ或Ｃｕ复合添加能够显著提 高Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体的矫顽力,过量的Ｔｉ则会导致矫顽力和退磁曲线矩形度的下降。显微组 织分析表明,矫顽力的提高可归结于晶间相的均匀分布和主相晶粒边界的规则化。在添加过 量Ｔｉ的磁体中发现少量晶粒的反常长大现象,从而导致矫顽力的损失和退磁曲线矩形度的 恶化。与单独添加的效果相比较发现,晶间复合添加高熔点与低熔点合金元素是一条提高烧 结Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁体矫顽力的有效途径。     

钛合金与铝合金异种金属焊接研究现状

随着异种金属复合构件的应用日益广泛,钛与铝的焊接连接方法在工程应用中显得越来越重要。综述了熔化焊、固相焊及钎焊3个方面对国内外钛合金与铝合金的焊接研究现状。钛合金与铝合金能够实现良好的冶金连接,但在钛侧界面会生成金属间化合物。由于母材中的元素不同、焊接工艺不同,接头界面的化合物生长机制会有很大的差别。不同的化合物会导致接头出现不同的力学性能。通过分析金属间化合物与力学性能的关系,进一步展望了钛合金与铝合金焊接的发展趋势。     

钛合金的燃烧产物及形貌

采用ＤＣＳＢ法点燃纯钛、ＴＣ４ 和Ｔｉ４０ 合金，利用ＯＭ、ＳＥＭ、ＥＤＡＸ 和Ｘ 射线衍射仪观察、分析燃烧产物。纯钛燃烧生成ＴｉＯ２，ＴＣ４ 燃烧生成Ｔｉ、Ｖ、Ａｌ的氧化物，Ｔｉ４０ 燃烧生成Ｔｉ和Ｖ 的氧化物，这些燃烧产物表面均有许多裂纹，氧化物是多孔疏松的，不具有保护作用；ＴＣ４ 燃烧产物与基体的界面亦如此，而Ｔｉ４０ 合金的界面形成富Ｃｒ 层，这层致密的Ｃｒ氧化物，可阻止氧向基体内的扩散；对钛合金的燃烧过程进行了分析，提出钛合金燃烧的五个阶段     

采用Cu中间层的Ti6242钛合金接触反应钎焊

用Cu做中间层实现Ti6242钛合金的接触反应钎焊,通过扫描电镜和拉伸试验对接头界面组织和力学性能进行表征。结果表明：在940℃保温2 min即可使中间层与母材充分反应,完全转变成Ti-Cu共晶。随保温时间延长,Cu不断向基体扩散,保温10 min组织转变为Ti₂Cu金属间化合物和共析组织;保温至20 min时,主要由α-Ti和少量共析反应β-Ti分解产生的Ti₂Cu组成;保温20 min得到的接头强度与母材一致,实现了与母材的等强连接。     

09Mn VTiN钢中钛的存在形态分析

对 0 9MnVTiN钢中钛在不同状况下的存在形态进行了实验研究。实验结果表明 ,低碳微合金化钢中的钛主要以其氮化物和少量硫化物的形式存在     

Ti/B多层结构含能点火元件的制备与表征

设计了含能桥的结构,采用磁控溅射方法制备硼/钛多层含能桥。对含能薄膜进行X射线衍射图谱测试,并用扫描电镜对含能桥进行了断面和表面形貌观察,可以看到多层连续结构。用HS4540MX12高速摄像系统记录下来含能桥发火过程,火花溅射距离可达到30 mm左右。进行了含能桥对BNCP药柱的点火试验,成功隔离点火。     

Ti3AlC2/Al复合材料的制备及性能

采用Ti、Al和C元素粉末为反应原料,通过机械合金化(MA)和热处理法制备出高纯度三元碳化物Ti3Al C2陶瓷粉体。将Ti3Al C2作为增强相添加到金属Al中,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备出Ti3Al C2/Al复合材料,研究烧结温度对复合材料的相对密度、硬度和摩擦因数的影响。结果表明:随烧结温度的增加,复合材料的相对密度和硬度也随之增加,当烧结温度为550℃,复合材料的相对密度和硬度分别为97%和180HV;复合材料的摩擦因数随烧结温度升高而逐渐变小,当烧结温度为500℃,摩擦因数达到最低值,约为0.186 9,烧结温度继续升高,摩擦因数反而变大。     

TiAlN/Ti多元复合涂层的截面透射电镜研究

成功制备了多弧离子镀 Ti Al N/Ti多元复合涂层的截面透射试样 ,并分别用 TEM和 EDS等手段研究了涂层的组织结构和界面结构。结果表明 ,多晶 (Ti,Al) N相是 Ti Al N的主要组成相 ,过渡 Ti层呈现多晶 α- Ti结构。研究发现 ,在 Ti Al N- Ti过渡层界面、Ti过渡层 - HSS基体界面分别存在一个薄的中间层 ,通过衍射和 EDS分析认为前者是 Ti2 Al N相 ,而后者则是 Fe Ti界面相 ,用 XTEM还观察到 Fe Ti相与基体 M'之间的位相关系