铝/燕尾槽钢爆炸焊接的研究

为研究熔点、强度等性能相差较大金属板的爆炸焊接,实验采用尺寸为5 mm×300 mm×300 mm的1060铝板与28 mm×300 mm×300 mm Q345燕尾槽钢板分别作为爆炸焊接的覆板和基板。爆炸焊接炸药采用铝蜂窝乳化炸药,然后通过爆炸焊接公式得到焊接参数,使铝与燕尾槽钢爆炸焊接时铝板内表面产生金属射流,而钢板内表面只发生塑性变形。结果表明,铝板与燕尾槽钢板依靠冶金结合以及燕尾槽的挤压啮合共同作用复合在一起,比传统铝-钢爆炸焊接节约炸药31%以上,降低了铝-钢复合板爆炸焊接窗口下限。爆炸复合板界面结合紧密,其面积比传统铝-钢爆炸复合板大141%,剪切强度大于79 MPa,满足铝-钢复合板结合强度的要求。     

层厚比对TA1/X80复合板组织和性能的影响

为明确层厚比与对钛/钢复合板组织及力学性能的关系,推进TA1/X80层状爆炸复合板在油气运输、航空航天领域的应用,采用爆炸-轧制法,制备7种不同层厚比的TA1/X80层状复合板,通过拉伸、冲击、弯曲、硬度等实验研究层厚比对复合板组织、力学性能的影响,利用OM、SEM、EDS等检测实验分析断口形貌及断裂机制。结果表明:TA1/X80爆炸-轧制复合板界面以周期性波状咬合机制结合,组织均呈流线状,在过渡区Ti、Fe元素发生扩散;TA1、X80层厚比增加,复合板的抗拉强度、屈服强度、塑性、韧性、正弯强度、正弯挠度均呈线性降低趋势,背弯强度和背弯挠度线性增大,且随着向界面靠近,钢侧硬度降低,钛侧硬度升高;由钛侧到钢侧,拉伸断面由沿晶断裂机制过渡为准解理断裂机制,冲击断面由撕裂韧窝断裂机制过渡为等轴韧窝断裂机制。     

1060-T2-Q235爆炸焊接试验及数值模拟

为改善铝-钢爆炸焊接复合板的结合质量,以T2纯铜作为中间层、Q235钢作为基板、1060铝作为复板进行了爆炸焊接试验,通过金相显微镜观察复合板界面形貌并通过拉伸试验测试其力学性能;采用ANSYS/AUTODYN软件对爆炸焊接过程进行数值模拟。试验结果表明：1060-T2与T2-Q235界面均呈波状结合;T2铜中间层的引入减少了复合板结合界面的孔洞、裂纹等微观缺陷;1060-T2-Q235爆炸焊接系统的复板动能利用率较1060-Q235系统提高了3.01%;1060-T2-Q235复合板抗拉强度为319.2MPa,满足抗拉强度要求。数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性。     

大面积铜/钢爆炸焊接复合板结合性能分析

通过力学性能、界面形态及能谱分析实验研究了大面积铜/钢（T2/Q235B）复合板。金相分析结果显示,铜/钢界面呈现典型的正弦波形状特征。SEM和EDX能谱分析结果表明,在爆炸焊接过程中,铜/钢界面在高温高压作用下,发生原子扩散。力学性能检验结果表明,铜/钢复合板剪切强度达到170 MPa以上,满足GB13238—1991《铜钢复合钢板》的要求。研究结果表明,大面积铜/钢复合板可满足后继的使用要求。     

TA1-Q345爆炸焊接复合板组织与性能研究

采用爆炸焊接法获得TA1-Q345复合板,兼具TA1钛合金钢的高耐蚀性和Q345钢的高强度.对复合板界面显微组织观察发现结合界面以往复循环波纹结合,界面两侧金属不同程度塑性变形,界面波纹状端部存在熔化区.对界面EDS面扫描显示界面两侧金属元素相互扩散.结果表明:界面处显微硬度最高,沿两边母材方向硬度逐渐减小,直到和母材硬度相同.复合板纵向剪切强度为334 MPa,横向剪切强度为298 MPa,均高于理论下限(196 MPa).     

钛-钢爆炸专用炸药及复合板结合性能的研究

以乳化炸药为基,玻璃微球作为稀释剂,通过铝蜂窝板制备低爆速蜂窝结构炸药。对间隙配合的槽型界面钛板与钢板进行爆炸-轧制复合,并分析研究钛-钢复合板界面结合性能。实验结果表明:乳化炸药爆速随着玻璃微球含量的增加而线性降低;铝蜂窝板可以降低乳化炸药临界直径,爆速为2 549m/s的铝蜂窝炸药临界厚度为9mm。爆炸压接后复合板未实现冶金结合,界面出现缝隙,轧制后钛-钢复合板界面实现冶金结合。     

钛/钢复合板爆炸焊接装药厚度下限研究

分析以往钛/钢复合板爆炸焊接装药量计算过程中存在的问题,结合可焊性窗口下限理论及爆速试验结果,提出钛/钢复合板爆炸焊接装药厚度下限的计算方法,从数值上阐明装药厚度下限值与复板厚度、复板密度、炸药参数、基复板最小碰撞速度之间的函数关系。参照此装药厚度下限值进行钛/钢复合板爆炸焊接验证试验,结果表明,钛金属复板的延展变形得到很好的控制,结合界面没有产生Ti-Fe脆性金属间化合物,结合界面抗剪切强度达到380MPa。     

基于GA-ANN的不锈钢复合板剪切强度优化模型研究

基于人工神经网络和遗传算法,结合177组不锈钢复合板实测数据,构建不锈钢复合板剪切强度模型。研究确定不锈钢铬当量、铬镍当量比、复合板覆层厚度以及基材厚度为网络输入量,复合板剪切强度为输出量,隐含层节点数由试探寻优法确定,优化网络结构为4-7-1;比较Levenberg-Marquardt、Quick-Propagation、Standard Back-Propagation算法的训练误差、测试误差及计算迭代步数,确定以误差最小、计算速度最快的LM算法训练网络;另外,利用提前终止法避免ANN模型产生的过拟合的问题;在此基础上,引入遗传算法进一步优化ANN网络的权值和阈值,使得复合板剪切强度预测值与实测值相关系数达到0.997;将所构建模型用于实际不锈钢复合板剪切强度的预测,与实测值相近,进一步验证预测模型的有效性和可靠性。     

耐磨镶圈活塞铝-铁结合区的研究

奥氏体铸铁耐磨镶圈在较高温度的Al-Si合金中渗铝后铸入铝活塞,这种活塞经超声波探伤检验与解剖分析,耐磨镶圈与活塞铝基体之间实现了冶金结合,其结合区由0.02～0.04mm厚的扩散层和0.1～0.3mm厚的浸渍层组成。扩散层的主要成分是含镍、硅、碳等合金元素的铁铝化合物,其导热性良好;耐磨镶圈与活塞铝基体的粘结面积达85%以上,其粘结剪切强度达39.0～49.5MPa。     

爆炸复合＋轧制法制备钛钢复合板工艺研究

以Gr1/Q235B爆炸复合板为研究对象,采用不同轧制工艺制备出钛钢复合板,然后分别对不同工艺条件下复合板进行拉剪试验;结果表明：其他条件不变,当开轧温度为900-850℃时,复合板拉剪强度为平均值为141 MPa,满足标准要求,但是试样拉剪结果波动较大,个别试样加工过程中已分离;当开轧温度为850-800℃时,复合板拉剪强度为217 MPa,拉剪结果波动较小;当开轧温度为低于800-750℃时,复合板过轧机受阻,未完成轧制过程;上述分析结果表明：钛钢复合板坯的开轧温度为850-800℃时,复合板结合性能最好。     

复合结构活性破片对双层靶标毁伤效应

研究可承受炸药爆炸加载的活性破片毁伤威力具有实际应用意义。通过14.5 mm口径弹道枪加载试验分析铝粉与聚四氟乙烯复合结构活性破片撞击不同组合形式下双层靶标毁伤效应,并采取多元回归分析方法建立活性破片对前层板的穿孔直径和后层板的扩孔面积经验公式。结果表明：在800~1 400 m/s速度范围内,活性破片撞击前层钢板或铝板形成的穿孔直径随着速度、靶厚增大而增加,而撞击碳纤维复合材料板形成的穿孔直径与速度、靶厚无关,且钢板、铝板、碳纤维复合材料板穿孔直径分别是破片直径的1.25~1.62倍、1.08~1.42倍、1.13倍;活性破片对后层铝板或碳纤维复合材料板呈现扩孔撕裂毁伤模式,且前层板强度越大,撞击速度越高,则扩孔毁伤面积越大,同时对碳纤维复合材料板毁伤应着重考虑背面碳纤维与树脂基体剥离分层模式;建立的毁伤效应经验公式准确、可靠,经试验验证其相对误差控制在5%以内,能够为活性破片对双层靶标毁伤评估提供参考。     

陶瓷复合装甲不同区域抗弹丸穿甲能力试验研究

为优化设计陶瓷/高强钢/铝合金复合装甲板,研究了陶瓷/钢/铝合金复合结构中陶瓷面板不同区域抗12.7mm穿甲子弹垂直侵彻的性能。通过弹道试验得到装甲的垂直穿深、钢背板的变形和穿孔模式等。结果表明,弹着点对靶板抗弹机理有重要影响,弹着点在中心区和偏心区时,可以形成陶瓷锥,粉碎区完整;当弹着点在边界区时不能形成陶瓷锥,靶板的抗弹能力显著下降。     

铝-镁-铝轻质金属层状复合靶抗弹性能

为了对比铝-镁-铝三明治结构复合靶与等厚度铝合金靶的抗弹性能,研究铝-镁层状复合靶用于装甲防护的可行性,提出使用镁合金替代部分铝来降低铝合金装甲质量的方法。采用爆炸焊接法制备铝-镁-铝层状复合板,并通过实验测试和数值模拟分析其抗弹性能及机理。基于残余穿深法,对铝-镁-铝层状复合靶与AZ31镁合金靶、2024铝合金靶和铝-镁-铝层叠接触靶进行对比实验,并对枪弹侵彻不同类型靶板的过程进行数值模拟以验证实验结果,进一步研究了界面结合强度对层状复合靶板抗弹性能的影响。结果表明：在等厚度条件下,铝-镁-铝层状复合靶具有与2024铝合金靶相当的防护效果,但比2024铝合金靶减轻23%以上;界面结合强度可以提高层状复合靶的抗弹性能,具体表现为随着界面结合强度的增加,靶板通过整体变形来使抵抗弹头侵彻能力增强。     

相同强塑积薄钢板抗弹性能和破坏形式的研究

对抗拉强度在1 000～2 300 MPa范围内的3种相同强塑积薄钢板进行抗弹性能试验,观察弹击后弹坑的宏观形貌和金属流线变化,测量弹坑周边硬度,结合钢板的强度和塑性讨论钢板破坏形式对抗弹性能的影响。试验结果表明:由于塑性变形可以有效吸收弹丸的动能,钢板以塑性变形较大的盘形穿孔破坏时,相同强塑积钢板抗弹性能差异较小,强度和塑性共同影响钢板的抗弹性能;而钢板以塑性变形较小的冲塞破坏时,塑性的影响弱化,相同强塑积钢板中较高强度钢板的抗弹性能明显高于较低强度钢板。2 300 MPa钢板在弹丸未穿透时发生破碎,这与其塑性较低有直接的关系。     

弹丸垂直侵彻陶瓷/金属复合靶板的简化模型

根据薄板在冲击载荷作用下的动力响应理论，利用能量法建立了陶瓷／金属复舍靶板抵抗小型穿甲弹侵彻的理论分析模型．在给定的靶板条件下，该模型可以模拟在冲击载荷作用下的复合靶板的弹道极限速度，并分别对铝板和钢板做背板的复合靶板进行了试验验证；同时，在相同的面密度下，比较了不同背板的抗弹效果，实验结果和数值结果吻合较好．     

破片与冲击波联合作用下多孔泡沫铝夹芯复合材料板的防护性能

多孔泡沫铝钛合金板不仅克服了传统防护结构质量大、运输不便等缺点,还具有耐疲劳、比强度高等优点,对抗爆防护材料轻质化、高效化具有十分重要的意义。采用有限元仿真分析软件LS-DYNA,对夹芯复合材料板在冲击波与破片联合作用下的失效模式和防护性能展开了数值模拟,对比分析了不同排列方式下泡沫铝夹芯结构对背板变形程度的影响。结果表明：在40 cm爆距下,破片会先于冲击波对靶板进行作用,且破片载荷强度远大于冲击波载荷强度;当厚度方向的结构按照“1 mm厚钛合金面板+10 mm厚泡沫铝+10 mm厚泡沫铝+10 mm厚纤维+1 mm厚钛合金背板”排列时,背板变形位移最小,结构总内能最高,分别为13.9 mm和52.7 kJ,此工况可以更有效地降低结构整体变形程度,吸收面板变形所产生的能量。     

石英/低聚倍半硅氧烷改性有机硅透波材料性能研究

以缩水甘油醚基低聚倍半硅氧烷（POSS）为改性剂、甲基苯基有机硅树脂为基体、石英纤维为增强剂,制备了一种透波复合材料。研究了材料的介电性能和力学性能。结果表明,石英/POSS改性有机硅树脂基复合材料压缩强度为71.4 MPa,弯曲强度为137.0 MPa. 材料的介电性能优良,室温～600 ℃和8.7 GHz频率下测试的介电常数小于3.3,损耗角正切值小于0.007,是一种集防热、透波、承载等一体的多功能复合材料。     

破片形状对复合靶抗侵彻性能影响的实验研究

采用系列弹道实验,研究了双层钢/铝爆炸复合靶在不同形状破片侵彻作用下的毁伤机理和抗侵彻性能。实验采用14.5 mm滑膛枪发射直径6 mm的钢质球形破片和边长4.2 mm的钢质立方体破片。基于实验结果,分析了不同形状破片侵彻下靶板的毁伤机理和破坏模式,讨论了破片形状、动能及靶板厚度分布等因素对复合靶抗侵彻性能的影响。结果表明:在球形破片和立方体破片的侵彻作用下,钢面板发生剪切冲塞破坏,铝背板发生延性扩孔破坏;复合靶板抗立方体破片侵彻性能优于抗球形破片侵彻性能;在球形破片的侵彻作用下,当靶板厚度一定时,复合靶板的抗侵彻性能随钢面板与铝背板厚度比的增大而提高,对于立方体破片则相反。     

NFB700高强钢板抗震塌性能

为研究有较高屈服强度、良好韧性的NFB700高强钢板的抗震塌性能,对不同厚度的4种靶标开展了现场爆炸试验.通过对试验模型的毁伤状态观察及数据分析,研究高强钢板对靶标抗震塌能力的影响,并对混凝土-钢板双层结构的极限抗震塌性能进行数值仿真分析.研究结果表明:靶标的微应变大都随混凝土板厚度的增大而减小,而随距爆心远近而变化的...