穿甲试验靶板中绝热剪切带特征及与裂纹的关系

采用14.5mm弹道枪发射7.6mm次口径93W穿甲弹,对603钢进行穿甲侵彻试验。结果表明:在一定的条件下,绝热剪切带交叉分布,剪切带内变形极大且不均匀,成为微裂纹和微孔洞的起源,这些微裂纹和微孔洞相互连接,导致裂纹沿绝热剪切带萌生、扩展,最终形成沿整个绝热剪切带的大裂纹,使部分穿孔表面形成碎片,造成靶板的损伤,降低靶板的力学性能,是靶板破坏的先兆;但绝热剪切带与裂纹并不完全等同,有些剪切带由于变形量不大,不产生裂纹。     

空心侵彻弹侵彻金属靶板的细观损伤行为研究

本文研究了三种钢制截卵形空心侵彻弹侵彻45#钢板的细观损伤机制.靶道试验后对侵彻弹的细观观察结果表明:当侵彻弹以较低速度撞击靶板并保持弹体结构的完整时(发生小变形),其主要细观损伤控制机制为微孔洞机制;当侵彻弹以较高速度撞击靶板,在弹体头部或头部与弹身交接处发生大变形或断裂破坏时,绝热剪切损伤机制为其细观损伤机制.材料的绝热剪切敏感性是侵彻弹毁伤威力和变形破坏的主要细观控制参量.透射电镜(TEM)观察发现绝热剪切带为转变带,带内发生了动态再结晶转变.     

预扭转钨合金杆弹侵彻能力的实验研究

对预扭转和未扭转钨合金杆弹进行了侵彻实验,实验结果指出钨合金杆弹经预扭转之后侵彻能力有一定的提高．分析了在冲击过程中钨合金晶粒变形过程,发现预扭转后钨晶粒沿最大剪应力方向排列,因此有利于绝热剪切变形的发生,绝热剪切带使得弹头在侵彻过程中不断自锐,从而提高了预扭钨合金杆弹的侵彻能力．     

中碳Ni-Cr-Mo钢中绝热剪切带的形成及其特征

为进一步了解绝热剪切带的形成及特征,对高速冲击后的中碳Ni-Cr-Mo钢进行金相组织、显微硬度检验及透射电镜观察和分析。结果表明:绝热剪切带的产生通常伴随着明显的组织变形,继续发展就会产生裂纹。绝热剪切带发生相变硬化,而变形区则只发生由变形引起的加工硬化,绝热剪切带的硬度远高于变形区及基体的硬度。另外绝热剪切带为淬火马氏体组织,其位错密度明显高于基体。     

贝氏体钢和35CrMnSi空心弹体侵彻金属靶板的比较研究

本文对贝氏体钢和35CrMnSi弹体以不同速度侵彻金属靶板的结果进行了宏观和细观对比实验研究，以揭示弹体的变形、质量侵蚀和微观组织的联系，尤其是与绝热剪切带之间的关系。研究发现，弹体头部均发生不同程度的镦粗变形或质量侵蚀，并有绝热剪切现象，剪切带的形貌和分布在很大程度上决定了弹体的宏观变形和破坏。贝钢的剪切转变带中较多微孔洞，其断口为平坦脆性断口；35CrMnSi的剪切带中较多微裂纹，断口平坦面比贝钢小，并有撕裂现象。剪切转变带的显微硬度均高于基体组织。两种材料的弹体经较低速度侵彻后，亦可观察到少量的形变带和转变带。本文的研究为贝氏体钢在穿甲弹体上的应用提供了理论与实验数据。     

装甲板弹坑底部冠状裂纹的观测与分析

发射小口径杆式穿甲弹对30CrMnMo装甲钢板进行穿甲侵彻嵌入试验，并.对靶板弹坑剖面进行扫描电镜观测及能谱分析。装甲板弹孔底部剖面除了产生绝热剪切带外，还观测到弹坑底部下面深1?2mm处形成一条或几条冠状裂纹。无论穿甲弹芯是钨合金还是钨纤维复合材料，弹坑底部均产生冠状裂纹。侵彻过程中，弹体破坏变形局部化和弹芯头部材料不断销蚀，造成弹、靶接触区域局部瞬间不均匀卸载，卸载波相互作用可形成局部围绕弹坑底部的冠状裂纹。冠状裂纹与绝热剪切带在局部区域交汇，构成穿甲侵彻过程中装甲钢板破坏的前期模式。     

平板冲击绝热剪切实验的数值模拟研究

采用Ansys/Lsdyna数值模拟45钢平板冲击绝热剪切变形局域化行为,计算中采用3D模型,本构方程采用热粘塑性的Johnson-Cook模型。为了更好地获得局域化变形的结果。采用网格渐变的方法分析绝热剪切带的萌生和扩展方向。计算结果表明:在一定的冲击速度下,绝热剪切带出现在预制裂纹尖端并与预制裂纹成75°;绝热剪切带产生的临界速度为50 m/s;剪切带的扩展方向为与预制裂纹方向成-10°。     

40CrNi2Mo钢绝热剪切带的微观特征

通过金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜的观察,对不同回火温度下40CrNi2Mo钢在弹丸侵彻下产生的绝热剪切带的微观特征进行研究。结果表明:此试验条件下的绝热剪切带宽为10～40μm,可分为过渡区和中心区;过渡区为严重形变后拉长的马氏体板条,而中心区发生了相变,形成了细小的等轴晶结构。     

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.     

TA2钛合金动态压缩试样中的绝热剪切破坏研究

绝热剪切是金属材料高速变形破坏的重要形式之一,利用分离式霍普金森压杆（SHPB）技术对TA2钛合金的动态力学性能及绝热剪切破坏特性进行研究,实验得到了TA2钛合金动态应力-应变关系。对试样的绝热剪切带形成及发展进行了微观金相观察,结果显示：TA2钛合金动态压缩试样中产生的绝热剪切带呈对称的双圆锥形特征。进一步利用有限元方法对试样动态压缩及变形局域化过程进行了有限元数值分析,模拟结果与实验吻合较好。数值分析结果表明压缩试样表面摩擦对试样中绝热剪切带的形成与破坏特征有着重要影响。     

钢的强导比与绝热剪切敏感性关系的研究

提出用钢的强度与热导率的比值(强导比)来表征钢的绝热剪切敏感性。通过对若干钢约束爆炸圆管试验结果的分析表明:随强导比的降低,钢在一定爆轰条件下的绝热剪切敏感性增加,表现为剪切带密度下降,同时相变带过渡到形变带;对应一定的爆轰条件,强导比有两个临界值,如果强导比值低于较小的临界值,材料将不以绝热剪切方式(集中的剪切变形)破坏;较大的临界值决定材料绝热剪切变形的方式,当材料的强导比低于它时材料以形成形变带的形式失效,反之则以"白亮带"形式破坏。     

镁合金靶板在球形弹丸侵彻过程中的破坏分析

借助光学显微镜和扫描电镜等研究了Mg-Gd-Y系合金靶板在高速侵彻过程中的破坏形式,并对侵彻过程作了进一步的分析。结果表明,不同的侵彻阶段对应不同的破坏形式。在开坑和层裂阶段,靶板的破坏形式以微裂纹的形核与扩展为主;而在稳定塑性侵彻阶段,靶板的破坏形式则主要表现为绝热剪切带的形成与扩展。该合金在高速侵彻过程中背部自由面会发生多层层裂,各层破片的断口形貌有所不同。最外层破片由中心平坦区和边缘粗糙区组成,而内层破片则主要由平坦区组成。其中平坦区断口表现为准解理特征,而粗糙区断口则主要由细小的解理面组成并伴随有二次裂纹。通过对层裂破片和常规冲击断口的断口形貌进行对比发现,高速冲击载荷作用下镁合金表现出更大的塑性。     

穿甲弹用新型钨合金材料的研究

试验采用粉末冶金的方法,用合金钢粉的包覆粉作为主要粘结相,设计制备了新型穿甲弹战斗部用钨合金材料。对该合金进行了微观组织分析和力学性能检测。结果表明:室温抗拉强度为790 MPa,延伸率为9.0%,满足了作为穿甲弹战斗部材料基本的力学性能要求;在应变为0.32、应变率为3 600 s-1的条件下,合金在最大剪应力方向上出现了剪切带的特征。     

低合金钢靶板受尖头弹冲击的变形与断裂

研究了低合金钢板在尖头弹冲击条件下的侵彻过程,讨论了应力条件和材料冶金质量对损伤和断裂的影响。结果表明,在侵彻过程前期靶材主要表现为三向压应力下的塑性流动;中期,靶材挤压流动,靶材内部的流速差造成剪切变形,并导致沿轧制偏析带的开裂;后期,靶材在剧烈剪切作用下剪切变形、局部失稳、形成剪切带和沿剪切带的开裂或撕裂。断裂按微孔聚集型机制进行。通常所谓花瓣型开裂实质上就是上述在切应力作用下的剪切撕裂。     

铝合金多层板靶板损伤形式及其微观组织分析

采用53式7.62 mm弹道枪、7.62 mm穿燃弹入射铝合金多层板,弹速为824 m/s。利用光学显微镜观察靶板侵彻后的弹坑微观组织。结果表明,距贯穿初始位置约4.3 mm开始出现绝热剪切带,距贯穿初始位置约3 mm开始出现裂纹。裂纹均存在于面板中。在弹丸冲击下,出现于面板弹坑微观组织中的绝热剪切带与裂纹相比,是一种更有效的能量耗散方式。背板贯穿处边缘未见裂纹和绝热剪切带。中间填料层对裂纹扩展有明显的抑制作用。     

内部爆炸载荷作用下钛合金圆管损伤,断裂实验研究

对钛合金圆管进行了内部爆炸加载实验,用高速分幅摄影记录了其动态变形、断裂过程,对回收破片在光学显微下进行了观察,探讨了钛合金管在动载荷作用下的变形、损伤和破坏机理,实验结果表明;钛合金圆管表现为绝热剪切破坏。     

7055-T6I4铝合金动态冲击性能及显微组织演变分析

旨在填补7055铝合金宽温度和宽应变率范围动态冲击的显微组织演变机制的不足,基于较宽温度和应变率范围的霍普金森压杆动态冲击试验,对7055铝合金动态力学性能及动态冲击后试样的SEM和TEM显微组织进行研究,分析温度和动态冲击应变率对7055铝合金组织与性能的影响。结果表明:低温环境下,随着应变率不断增大,7055铝合金的金相组织演变过程均存在绝热剪切带,其内部存在汇聚型微裂纹;随着温度升高,7055铝合金的动态冲击变形组织并未呈明显绝热剪切带,多以扭曲形变带形式存在;温度低于220℃,7055铝合金的TEM显微组织主要以不稳定的η′析出相为主,其数量和密度与温度有明显负相关。