自动炮击针表面性能提升技术研究

火炮在射击过程中击针受严重冲击振动及高温火药气体的冲刷，其在交变应力下产生表面疲劳裂纹，击针失效导致的火炮关键件寿命降低对火炮系统的整体性能影响重要。由于击针失效一般从表面开始，为改善其表面性能，研究了超声复合强化处理提高其表面综合性能。通过表面粗糙度、表面硬度和防腐性比较了传统加工和超声复合强化工艺。结果表明：超声复合强化处理的样件表面粗糙度为0.31μm，表面硬度相比传统加工工艺提高20%，击针寿命比传统车削工艺提高了约62%。材料表面的硬度和耐磨性能通过超声复合强化改善，性能大幅改善，使用寿命提高。     

表面改性SiO2复合材料吸波性能的研究

为制备质量轻、吸收频段宽的电磁波吸收涂层，采用高压液相氢还原工艺对Si02粉体进行表面镀镍改性处理，并制备了表面改性Si02涂层。经SEM、XRD分析表明，表面改性后的Si02粉体表面形成了较好结晶程度的Ni层，且随镀镍量的增加表面Ni包覆层逐渐趋于完整。研究了表面改性Si02涂层在8～18 GHz范围内的吸波性能，考察了镀镍量、粉体含量和涂层厚度对表面改性Si02涂层吸波性能的影响。研究结果表明：镀镍量为75%的表面改性Si02粉体，在含量为65%，厚度为2 mm时，涂层具有较好的吸波性能；最小反射率达到- 14.6 dB，对应的频率为17.15 GHz，小于- 10 dB的吸收带宽为7 GHz。     

AN系推进剂的特性——添加表面活性剂对未固化推进剂粘性的影响

探讨了ＡＮ系推进剂中添加表面活性剂降低未固化推进剂的粘度，增加ＡＮ的表面含有率和增加推进剂燃速的可能性。试验了１７种表面活性剂。测量了添加各种表面活性剂的未固化推进剂的粘度。除肉豆蔻酸钠、硬脂酸钠和亚油酸钠外，其它表面活性剂都有降低粘度的效果，特别是月桂基胺效果最大。     

火炮身管内表面激光硬化处理的实验研究

提高身管寿命是火炮行业亟待解决的关键技术问题，激光表面改性技术是解决这一问题的有效方法之一。本文在分析激光表面相变硬化性能的基础上，对身管内表面进行了激光硬化处理实验研究，检测了其内表面阳线和阴线的硬化层硬度和深度，对比分析了离焦量和焦深对其内表面硬化层硬度的影响，并对激光相变硬化层金相组织进行了分析。经激光硬化处理后，身管的内表面硬度有明显提高，硬化层较深，且为很细的条状马氏体组织。     

激光清洗中振镜扫描速度对7075铝合金表面质量和摩擦特性的影响

采用脉冲激光对7075铝合金表面原始氧化膜进行了激光清洗实验，探究振镜扫描速度对7075铝合金清洗表面形貌、氧含量和物相组成的影响规律，通过激光共聚焦显微镜和摩擦磨损试验机研究了7075铝合金的表面粗糙度和耐磨性能。研究结果表明：随着振镜扫描速度从2 500 mm/s增加至4 500 mm/s,清洗表面氧含量和粗糙度均呈现先减小、后增大的趋势，当扫描速度为3 500 mm/s时，表面氧含量和粗糙度均达到最低，分别为1.45%和0.344μm,当扫描速度为2 500 mm/s时，清洗表面会出现严重的熔融现象，光斑凹坑以及波纹状凸起使得清洗表面粗糙度增大，当扫描速度小于等于3 000 mm/s时，清洗表面会发生热氧化，生成了主要由Al₂O₃组成的新的氧化膜；激光清洗后，粗糙度较小的熔融层可提高清洗表面减摩耐磨性；在10 N的摩擦载荷下，严重熔融的清洗表面在摩擦过程中会发生疲劳剥落；清洗表面磨损机制主要以磨粒磨损和剥层磨损为主。     

粗糙表面电磁散射的解析近似法研究

针对粗糙表面研究内容日益深入的发展，指出了粗糙表面中正、逆问题研究的新方向，分析对比了各种散射模型的性能，提出了采用多重分形散射模型研究粗糙表面特性的新方法，并指明了多重分形今后的研究热点,评述并指出了解析算法的发展方向，对比分析了高阶基尔霍夫近似算法的有效性。     

强激光作用下金属表面的凝固特征研究

研究了将Ｌ－６０５钴基高温合金粉末和Ｔ１５超硬高速钢粉末涂覆在２０Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢表面，经激光熔凝处理后的涂层表面的凝固特征。结果表明：激光熔凝的涂层表面既有以波纹状形式向前推进的，如涂覆有Ｔ１５粉末的凝固表面，也有以直线状枝晶形式为其表面凝固特征的，如涂覆有Ｌ－６０５钴基粉末的凝固表面。这表明材料的表页熔体流动特征及材料的热物理性能参数，将明显地影响凝固表面的特征。     

目标激光散射特性在铜板表面微观轮廓精度测量中的应用

针对冷轧钢板表面微观轮廓精度的在线测量问题，提出了测量钢板表面粗糙度的2个重要参数轮廓算术平均偏差Ra和每英寸峰值个数PPI的原理和方法。以Beckmann光散射理论为基础，分析和建立了冷轧钢板表面粗糙度参数数学模型，从而确立了镜面反射光强和表面粗糙度之间的定量关系。通过理论分析和实验的方法找到最佳的入射激光波长，设计了表面粗糙度参数Ra测量分系统和每英寸波峰数PPI测量分系统。采用集成技术，将Ra测量单元、PPI测量单元等多个不同功能的单元集成在一起，实现多个参数的同时实时非接触测量。     

坦克履带销表面强化残余应力分析

用X射线应力测量仪分别测定了坦克履带销经滚压，喷丸和滚压加喷丸三种表面强化后的表面残余应力。结果表明，滚压后履带销的表面残压应力在轴向和切向均较其余二者大，故在这三种工艺中，滚压应力坦克履带销的最佳表面强化工艺，滚压后再喷丸显著降低滚压工件表面残余压应力。     

氧化物薄膜对Fe_3Al高温氧化的影响

应用电沉积－反应烧结方法在Ｆｅ＿３Ａｌ表面制得Ｃｒ＿２Ｏ＿３和Ｙ＿２Ｏ＿３薄膜。在９００℃空气中氧化结果表明，表面沉积Ｃｒ＿２Ｏ＿３薄膜可以明显提高Ｆｅ＿３Ａｌ的抗氧化能力和氧化层的粘附性；表面沉积Ｙ＿２Ｏ＿３薄膜可以改变氧化层的形貌，抑制氧化层的剥落。ＸＲＤ，ＳＥＭ及ＥＤＸ分析表明，表面施加氧化物薄膜后，氧化产物层晶粒细小，从而减小了生长应力，减轻了开裂和剥落。表面沉积Ｃｒ＿２Ｏ＿３薄膜，可以有效地降低Ｆｅ＿３Ａｌ表面的氧分压，促进合金中铝选择氧化。     

分形维数与冲击断口形貌研究

研究分形维数与断口形貌的关系 ,选用两套试样 ,一套试样经 2 0 0℃到 70 0℃回火处理 ,另一套含有不同体积分数的非金属夹杂物。这两套试样的断口形貌分别为沿晶断裂 ,韧性断裂和混合型断裂。因此将分形几何学应用于断口形貌的研究 ,可反映材料韧性与分形维数的关系     

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。     

Mg-8%Li合金动态断裂行为的加载速率效应

利用Hopkinson压杆技术对Mg-8%Li合金进行动态断裂实验,研究该合金在高速冲击下的动态断裂行为及其加载速率效应。结果表明：在高速冲击条件下,Mg-8%Li合金呈现韧性断裂,断口中存在大量韧窝。随冲击速度由14.27 m/s增加到21.33 m/s,Mg-8%Li合金的动态断裂韧性降低,断口中二次裂纹明显增多,从而使Mg-8%Li合金在高加载速率下表现出脆性断裂倾向。     

双材料界面断裂韧性的测定方法

本文基于界面断裂力学理论,以界面的断裂能和混合度为基本细观参数,揭示了界面断裂韧性随断裂混合度的变化规律,综述了双材料界面纯Ⅰ型断裂韧性的测定方法,为评价实际材料界面抗裂性能提供了必要的研究方法和实验手段.     

合金元素对断裂激活能的影响

研究了工业纯铁、Ａｌ合金、低碳锰钢三种材料的断裂时间与应力、温度的关系。结果表明：合金元素通过形成不同的固溶体而改变断裂激活能。置换固溶体可增加断裂激活能，并随着合金元素含量的增加而增大；间隙固溶体断裂激活能略有减少。断裂过程可分为热激活过程和非热过程两部分。     

J积分法研究温度对Al-PTFE反应材料断裂韧性的影响

为探究聚四氟乙烯(PTFE)的温度引发相变特性对铝?聚四氟乙烯(Al?PTFE)反应材料断裂韧性的影响,通过开展准静态拉伸实验和断裂韧性实验,使用ASTM E1820单试样法中的归一化数据简化技术,对Al?PTFE的弹塑性断裂韧性进行J积分分析,结合试样断面微观形貌分析,明确了温度对Al?PTFE断裂韧性的影响。结果表明:随着温度的升高,Al?PTFE反应材料强度降低,断裂韧性增大,屈服强度和断裂韧性在跨越相变温度后呈现明显的突跃变化,裂纹扩展模式由脆性断裂转变为延性断裂。当PTFE处于结晶相Ⅱ状态时,能够拉伸形成的PTFE纤丝较少,而当温度升高,PTFE晶相向Ⅳ和Ⅰ状态转变时,稳定成形的PTFE纤丝能够通过局部塑性变形有效耗散外部能量,并依托缠绕桥接使裂纹尖端发生钝化,阻止裂纹扩展,从而提高材料断裂韧性。     

火药破碎对压力异常影响的数值模拟

根据火药破碎度与颗粒间应力的实验关系式，通过计算膛内火药床的颗粒间应力，直接获得不同时刻膛内不同位置的火药床的破碎度，分析了火药破碎对膛内循环过程的影响。指出火药破碎是产生异常压力甚至膛炸的主要原因。研究结果对膛内异常压力和膛炸机理分析以及装药设计均具有重要理论指导意义。     

爆炸成型弹丸成型过程中的断裂数值模拟及机理分析

为研究爆炸成型弹丸(EFP)轴向断裂机理,采用有限元分析软件LS-DYNA,引入Johnson-Cook失效模型及自适应算法,对典型EFP装药结构不同外曲率球缺形药型罩OFHC铜EFP成型过程中的断裂进行数值模拟,并通过实验进行验证。采用应力波理论分析了长杆形EFP轴向断裂机理并确定了速度梯度断裂临界值。研究结果表明:基于Johnson-Cook失效模型及自适应算法,采用LS-DYNA软件可较好地模拟EFP成型过程中的断裂现象;对于特定EFP装药结构的球缺形药型罩,存在药型罩曲率临界值使长杆形EFP发生轴向断裂;应力波理论计算所得速度临界值(60~83 m/s)与数值模拟所得EFP速度梯度断裂临界值(76 m/s)吻合较好。该研究结果对OFHC铜EFP的设计具有参考意义,理论分析方法可应用于确定长杆形EFP的速度梯度断裂临界值,并为新材料在EFP药型罩中的应用提供参考。     

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。     

双金属挤压成形的韧性损伤研究

双金属在挤压成形时，如果工艺参数选用不当，往往导致组元金属的韧性断裂。文中基于韧性损伤和断裂理论以及有限元分析方法，针对芯层金属较硬、套层金属较软的双金属的正挤压成形，研究了不同参数条件下芯层金属的韧性损伤和断裂，揭示了芯层金属的韧性损伤演化规律。文中的研究方法和结论可以为双金属的损伤和断裂预测、工艺方案的制定提供参考和依据。