着靶速度和钨丝直径对钨丝/锆基非晶复合材料弹芯侵彻性能的影响

为了研究高速撞击条件下含不同直径钨丝/锆基非晶复合材料弹芯的侵彻特性,使用含有4种不同直径钨丝的复合材料弹芯在1000~1600 m/s的速度区间进行穿甲实验。研究发现:钨丝/锆基非晶复合材料弹坑直径比钨合金小10%以上,"自锐"效果明显;理想侵彻时,存在一个阈值速度,钨丝/锆基非晶复合材料弹芯在低于该速度侵彻时,其侵彻过程中的破坏模式为类似于贫铀合金的绝热剪切破坏,而高于该阈值速度时,破坏模式变成钨丝的屈曲、回流,而且该阈值速度随着复合材料中钨丝直径的增加而增加;钨丝/锆基非晶复合材料弹芯中钨丝的直径会影响其侵彻过程中的稳定性,钨丝直径越大,该复合材料弹芯在侵彻过程中越容易出现劈裂等破坏,导致弹道偏转等。     

钨增强块体非晶复合材料的研究进展

钨增强块体非晶复合材料属于一种新型材料,具有高强度、高硬度和耐磨损等优质性能,而且还具有非常优越的穿甲性能,在国防军事上有广阔的应用前景。所以国内外学者对钨增强块体非晶复合材料的制备方法、准静态和动态的力学性能和侵彻穿甲方面进行了广泛的研究,研究表明,钨增强块体非晶复合材料的性能与增强相钨的形态、体积分数、直径、环境温度、应变速率等密切相关。本文综述了钨增强块体非晶复合材料的国内外研究现状,并对其制备方法、力学性能和侵彻穿甲性能3个方面在不同影响因素下的差异性进行了总结和归纳,同时对未来的研究工作和方向进行了展望。     

速度和钨丝直径对钨丝/锆基非晶复合材料侵彻性能的影响

为了研究高速撞击条件下含不同直径钨丝/锆基非晶复合材料弹芯的侵彻特性,使用含有四种不同直径钨丝的复合材料弹芯在1000m/s~1600m/s的速度区间进行穿甲试验。研究发现：钨丝/锆基非晶复合材料弹坑直径比钨合金小10%以上,“自锐”效果明显;理想侵彻时,存在一个阀值速度,钨丝/锆基非晶复合材料在低于该速度侵彻时,其侵彻过程中的破坏模式为类似于贫铀合金的绝热剪切破坏,而高于该阈值速度时,破坏模式变成钨丝的屈曲、回流,而且该阀值速度随着复合材料中钨丝直径的增加而增加;钨丝/锆基非晶复合材料中钨丝的直径会影响着其侵彻过程中的稳定性,钨丝直径越大,该复合材料在侵彻过程中越容易出现劈裂等破坏,导致弹道偏转等。     

一种碳纳米管增强的铜基块体非晶合金复合材料(英文)

采用热压成型法制备碳纳米管增强的Cu50Zr40Ti10非晶合金复合材料,并研究碳纳米管添加量对其密度、热导率和力学性能的影响。结果发现,随着碳纳米管含量的增加,块体非晶合金复合材料的密度和抗压强度都降低;当碳纳米管的含量少于0.1%或超过0.6%时,块体非晶合金复合材料的热导率随着碳纳米管含量的增加而降低,然而,当碳纳米管的含量介于0.1%和0.6%之间时,块体非晶合金复合材料的热导率随着碳纳米管含量的增多而增大;当碳纳米管的含量少于1.0%时,块体非晶合金复合材料的应变量与模量明显得到提高,并随着碳纳米管含量的进一步增加块体非晶合金复合材料的应变量与模量明显下降。综合各种性能得出,碳纳米管的添加量少于0.2%为宜。     

非晶合金准静态循环加载过程滞弹性行为的反速率依赖性

在几何抑制条件下,对锆基块体非晶试样进行不同加载速率的室温准静态循环加载-卸载压缩实验。结果发现,合金存在明显的滞弹性行为、且滞后环面积与加载速率成反比,这与弹性应力诱发的微观结构演化有关。由于弹性应力诱发的微观结构演化与剪切带的空间增殖密切相关,因此循环加载能量消耗可以作为表征块体非晶合金剪切带空间增殖能力的参数。     

Zr基非晶合金的热稳定性及耐腐蚀性能研究

通过铜模铸造法制备出了具有异质结构的Zr63Ni16.2Cu15.8Al5和Zr63.4Ni16.2Cu15.4Al5块体非晶合金.利用X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)研究了两种Zr基块体非晶合金的微观结构和热稳定性,采用动电位极化方法研究了两种Zr基块体非晶合金在NaCl水溶液中的耐腐蚀性能.结果表明,与均匀结构的Zr65Al10Ni10Cu15块体非晶合金相比,异质结构降低了材料的热稳定性以及耐腐蚀性能,耐腐蚀性能低的原因可能是由于微观结构的不均匀使其具有更多的界面引起的.     

Ce基非晶合金的研究进展

Ce基块体非晶合金具有低弹性模量、低玻璃化转变温度、良好非晶形成能力等特点,与传统的Zr基、Ti基、Fe基、Pd基等体系的块体非晶合金相比,Ce基块体非晶合金在过冷液相区内进行均匀塑性变形加工时所需的温度条件更低,由于具有与塑料材料相似的低温热塑性行为特征,因此也被人们称为金属塑料。本文主要介绍了Ce-Al-M、Ce-Al-Cu-X、Ce-La系和Ce-Ga系等块体非晶合金体系,并结合Ce基块体非晶合金不同于传统非晶合金的独特微观结构特征和性能优势,对其在微器件制造、数据存储等领域的应用前景进行了讨论,同时针对Ce基块体非晶合金研究目前存在的问题以及未来发展的方向进行了分析。     

大长径比钨丝/锆基非晶材料穿甲实验研究

针对80% Vf钨丝/Zr38Ti17Cu10.5Co12Be22.5非晶复合材料弹芯,在1300m/s~1700m/s撞击速度区间开展了侵彻30CrMnMo钢板实验研究,并与普通钨合金进行了对比。研究发现由这种材料制成的弹芯在高速侵彻时形成完全不同于钨合金和铀合金的侵彻特性,主要表现在：(1)在高速撞击条件下,钨丝/锆基非晶复合材料弹芯先后发生非晶气化、弹芯外侧钨丝屈曲和弯曲断裂、钨丝回流现象,使弹芯在侵彻过程中保持自锐,并且其侵彻能力高于普通93钨合金;(2)从弹、靶的破坏分析可知,这种复合材料在高速侵彻过程中形成自锐的同时,由于非晶气化,一方面会造成钨丝的动态屈曲与劈裂、弹芯刚度降低、侵彻分叉,会使侵彻过程中靶板抗力不对称,产生弹道弯曲等现象,相对减弱自锐性效果;另一方面,非晶气化导致回流的钨丝在弹坑侧壁产生沟槽划痕,气化形成的高压气体作用在弹坑划痕沟槽处易形成贯穿性裂纹,利于二次杀伤。     

纯铝/铝基非晶块体复合材料高压固结成型与力学性能

采用六面顶压机制备出了60vol%铝基Al_(60)Cu_(20)Ti_(15)Zr_5非晶颗粒增强复合材料,研究了固结温度对块体样品微观形貌、致密度和力学性能影响规律。结果表明,压力可显著抑制Al_(60)Cu_(20)Ti_(15)Zr_5非晶的晶化,在高压固结过程中非晶态结构得到保持;温度对固结后所得块体样品微观形貌有明显的影响,随着温度的提高,粉末颗粒结合越来越紧密固结效果好;变形过程中样品表现出一定的室温压缩塑性,同时表现出明显的应变软化现象。     

钨丝/锆基非晶复合材料长杆体弹芯穿甲实验研究

针对体积分数为80%的钨丝/Zr_(38)Ti_(17)Cu_(10.5)Co_(12)Be_(22.5)非晶复合材料长杆体弹芯,开展了在1300~1700 m/s撞击速度下侵彻30CrMnMo钢板的实验研究,并与普通钨合金弹芯进行了对比。研究发现,由这种材料制成的弹芯在高速侵彻时形成完全不同于钨合金和贫铀合金的侵彻特性,主要表现在:(1)在高速撞击条件下,钨丝/锆基非晶复合材料弹芯先后发生非晶气化、弹芯外侧钨丝屈曲和弯曲断裂、钨丝回流现象,使弹芯在侵彻过程中保持自锐,并且其侵彻能力高于普通93钨合金;(2)这种复合材料在高速侵彻过程中,由于非晶气化,一方面会造成钨丝的动态屈曲与劈裂、弹芯刚度降低、侵彻分叉,会使侵彻过程中靶板抗力不对称,产生弹道弯曲等现象,相对减弱自锐性效果;另一方面,非晶气化导致回流的钨丝在弹坑侧壁产生沟槽划痕,气化形成的高压气体作用在弹坑划痕沟槽处易形成贯穿性裂纹,利于二次杀伤。     

Wf/Zr基非晶复合材料的弯曲断裂行为

采用Instron试验机和SEM研究了钨丝（Wf）增强锆基非晶复合材料的弯曲断裂行为，并与纯非晶合金进行了比较。结果表明，两种材料具有不同的断裂行为：块体非晶在最大应力处产生裂纹，并向内部呈辐射状扩展，弯曲断裂强度为2900MPa；复合材料在界面处产生应力集中，并向周围扩展穿过钨丝断裂，弯曲断裂强度为2000MPa。     

无铅压电材料的高通量制备与模型模拟

基于现有无铅压电材料的压电性都很低的现状,文章设计并建立了无铅钙钛矿模型,将高通量组合材料的理论和实验融合并协同,通过理论模型对可能的组合进行预计算仿真。在压电材料的纤维内引入金属芯,形成含金属芯压电纤维增强聚合物基复合材料是现阶段制备优异材料的可行方法。在已有相关成果基础上,进一步开展基于变分渐近理论的含金属芯压电纤维聚合物基复合材料（MPF-PMCs）性能表征和多尺度模拟,提出在原材料连续介质力学和均匀化理论的基础上,利用非均质性等固有小参数构建一种无需特定假设的MPF-PMCs多尺度模型,以准确预测其时变、非线性压电-黏弹-塑性性能,揭示微观尺度信息对损伤失效性能的影响机理,为今后高通量制备无铅压电材料提供了新的思路。     

Sc提高锆基块体非晶合金玻璃形成能力的机理

以Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基非晶合金为研究对象，在以工业级海绵锆为原料制备的合金中加入元素Sc，制备出楔形试样，从微观角度分析了元素Sc提高非晶合金玻璃形成能力的机理。结果表明，元素Sc的加入可显著改变Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金在非晶态-晶态过渡区中先析相的相结构及组织形态。元素Sc强烈的脱氧作用可减少合金中锆氧化物／锆氧团簇，从而消除了过冷液体中异质形核的核心，提高了Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5五元锆基块体非晶态合金的玻璃形成能力。     

不锈钢网增强锆基非晶复合材料的压铸制备及力学性能研究

全程真空压铸技术的快速发展为大块非晶合金的工业化应用提供了可能,受到了广泛关注。但是,非晶合金的室温脆性限制了压铸结构件在一些关键领域的应用。本论文利用压铸工艺高速充型及高压凝固的特性,通过在Vit1锆基非晶合金中引入304不锈钢网叠层焊接制造的骨架,成功制备出了不同体积分数晶态相增强的非晶复合材料,并系统研究了不锈钢网体积分数对力学性能的影响。研究结果表明,不锈钢网在非晶基体中均匀分布,与非晶合金存在冶金界面结合。力学性能测试显示,随着不锈钢编织网的引入,室温脆性的压铸Vit1块体金属玻璃的塑性得到了显著提升。随着不锈钢网目数增大(对应晶态相体积分数增大),非晶复合材料的塑性呈增大的趋势,但是,当目数超过200时,过细的孔洞会导致骨架局部区域无法填充,恶化性能。当晶态相的体积分数为53.7％时,断裂应变达到最大值,约为10％左右,其值高于传统不锈钢纤维增韧的Zr基非晶复合材料。韧化机制分析表明,压铸非晶合金出现脆-延性转变的根本原因是不锈钢网对剪切带扩展进行高效抑制,促进剪切带的增殖和萌生,减少宏观塑性变形的局域化。本研究为非晶复合材料的结构设计提供了新的思路,对于促进非晶合金的更广泛应用具有重要的工程价值。     

无压烧结ZnAl/Fe基非晶复合材料的导热性能研究

采用无压烧结制备韧性Zn Al颗粒增强Fe基非晶复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电镜、差热分析仪和激光闪射热导率测试仪分析了复合材料的结构、热稳定性及导热性能。结果表明:在过冷液相区内无压烧结可得到致密的Zn Al/Fe基非晶复合材料;Zn Al的引入没有影响Fe基非晶基体的本质;烧结过程中没有界面反应相生成;复合材料的热稳定性有所降低,但降低幅度不大;在298~423 K范围内,复合材料比Fe基非晶合金有更低的热传导系数,其热扩散系数随温度的升高变化不大,表明材料具有较好的保温性能。     

Zr基块体非晶合金过冷液相的快速粘滞流动

采用电弧炉熔炼及铜模快铸的方法制备Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金材料.利用储能和快速释放的方法,研究了锆基块体非晶材料在过冷液相区的快速粘滞流动.结果表明,在过冷液相区内能够进行快速粘滞流动变形、粘滞成型和粘滞连接;成功地制备出微型齿轮件;成型件和连接区无晶化现象;连接强度与母材处于同一水平.     

钢纤维增强有色金属基复合材料综述

有色金属基复合材料相对于传统有色金属材料而言,具有更好的抗氧化性、高耐热性、高比强度、高比模量、耐磨损和高使用寿命。在有色金属基复合材料的众多的增强体中,非金属纤维(C/C、SiC)与金属基质结合界面的相容性是制约金属基复合材料性能的关键问题,而金属纤维与金属基质之间良好的相容性能够有效改善金属材料的性能。金属纤维增强有色金属基复合材料的制备工艺主要有扩散粘结法、液态渗透法、压力铸造法、涂层热压法、双辊轧制法。 本文主要总结了钢纤维增强有色金属基(Al、Mg、Cu、Zn和Zr)复合材料的制备方法、微观组织、界面特征和机械性能,指出了钢纤维增强有色金属基复合材料进一步研究发展所需要解决的问题。     

异质结构Zr基非晶合金的热稳定性及力学性能

通过铜模铸造法制备了具有异质结构的Zr64.2Ni16.2Cu14.6Al5和Zr63.4Ni16.2Cu15.4Al5块体非晶合金,利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)和差示扫描量热法(DSC)研究了其微观结构及热稳定性。结果表明,与均匀结构的Zr65Al10Ni10Cu15块体非晶合金相比,异质结构降低了材料的热稳定性。在单轴压缩试验中,两种Zr基块体非晶合金具有大的塑性应变(>25%)和高的屈服强度(>1.6GPa)。低的STZs势能和高的剪切带扩展抗力是异质结构Zr基块体非晶合金塑性提高的主要原因。     

放电等离子烧结-非晶晶化法合成钛基块状非晶复合材料

鉴于块状非晶合金(BAAs)的低塑性特征,回顾了利用放电等离子烧结?非晶晶化法制备高性能块状材料的成形技术,即先机械合金化制备钛基多组元非晶合金粉末,然后利用放电等离子烧结在粉末的过冷液相区固结非晶粉末,再利用非晶晶化法使烧结的非晶块体在随后的烧结和热处理过程中晶化析出β-Ti延性相,控制延性相的形貌、尺度和分布,合成以非晶相或β-Ti晶化相为基体的钛基块状非晶复合材料(CBBAAs),研究不同添加或替换组元对TiNbCuNiAl非晶粉末颗粒尺寸、热物性和微观结构的作用,探索了不同烧结参数对合成的CBBAAs微观结构和力学性能的影响规律,揭示合成含晶化相CBBAAs的理论基础和非晶晶化过程中晶粒形核长大的规律,提出并利用发展的软硬模型来阐释应力作用下CBBAAs的断裂机理。研究结果提供一种极具前途的粉末冶金复合材料制备方法,该方法能制备尺寸较大、力学性能优异的含晶化相的块状复合材料。     

浇注温度对锆基块体合金非晶形成能力和力学性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法以不同的浇注温度制备出四个一组直径3 mm的Zr55Al1ONi5Cu30合金试样,研究了浇注温度对锆基块体合金非晶形成能力、力学性能和组织的影响.研究结果表明,提高浇注温度可以增加锆基块体合金非晶形成能力和热稳定性;当铸造电压从7 kV提高至10 kV时,过冷液相区△Tx和参数γ分别从73 K增至89K,从0.413增至0.417;同时在一定温度范围内提高浇注温度可以提高错基块体非晶合金的压缩断裂强度和轻微的降低塑性.当铸造电压升高至10 kV时,不但可以提高Zr55Al10Ni5Cu30合金试样的压缩断裂强度,同时提高其塑性,并对此原因进行了分析.