钛合金板抗12.7mm穿甲燃烧弹倾角效应试验研究

采用12.7 mm穿甲燃烧弹对水平厚为25.5 mm的Ti-6Al-4V钛合金板进行倾角效应试验,以研究钛合金板倾角对其防护能力的影响。采用等重钢总穿深的方法考核其抗弹性能。结果表明:钛合金板抗小口径枪弹(12.7 mm穿燃弹)倾角效应的基本规律呈现正效应,对于水平厚为25.5 mm的钛合金板,其跳弹角为62°。     

纤维层厚度对陶瓷复合靶板抗弹性的影响

用12.7mm穿燃弹对几种不同厚度玻纤布配置的陶瓷复合靶板进行垂直侵彻试验,以研究陶瓷复合靶板面基板间纤维层厚度对靶板抗枪弹性能的影响。试验以有效弹速下弹丸对靶板的总穿深作为靶板抗弹性能的衡量指标,作以比较。试验结果表明,随面基板间玻纤布的厚度增加靶板防护能力降低。从应力波、约束机制、背强效应等方面对其原因作了分析。     

穿甲模拟弹侵彻不同厚度钛合金靶板的数值分析

运用AUTODYN非线性显式动力学程序对不同厚度钛合金靶板受105 mm钨合金穿甲模拟弹的侵彻过程进行数值模拟计算,给出钛合金靶板的厚度效应规律:钛合金靶板抗105 mm穿甲模拟弹的相对防护系数N与靶板厚度b间的关系曲线近似躺倒的"S"形状,随靶板厚度b的增加,相对防护系数值N先降低后增大又降低;钛合金靶板厚度b≤50 mm时,随厚度b的增大,靶板对105 mm钨合金穿甲模拟弹的动能消耗线性单调增大。     

陶瓷-钛合金复合结构优化设计与试验研究

基于改进的Florence模型,以最小面密度为设计准则,构建优化设计目标函数计算陶瓷-钛合金复合结构能够抗7.62 mm和12.7 mm穿燃弹侵彻时陶瓷-钛合金复合结构的最小面密度及陶瓷和钛合金的最佳厚度比,并设计了陶瓷-钛合金复合结构进行试验验证,以防护系数考核其防护能力。结果表明,试验防护系数与设计防护系数相差6%以内,优化设计方法可用于指导陶瓷-钛合金复合结构的优化设计。     

陶瓷-钛合金复合结构优化设计与试验研究

基于改进的Florence模型,以最小面密度为设计准则,构建优化设计目标函数计算陶瓷-钛合金复合结构能够抗7.62 mm和12.7 mm穿燃弹侵彻时陶瓷-钛合金复合结构的最小面密度及陶瓷和钛合金的最佳厚度比,并设计了陶瓷-钛合金复合结构进行试验验证,以防护系数考核其防护能力。结果表明,试验防护系数与设计防护系数相差6%以内,优化设计方法可用于指导陶瓷-钛合金复合结构的优化设计。     

铝合金板抗枪弹倾角效应试验研究

用7.62 mm和12.7 mm穿燃弹对不同厚度的均质铝合金板进行倾角效应试验,以研究铝合金板倾角对其防护力的影响。在试验中均以弹丸在标准弹速下对后效板的残余穿深或对靶板的总穿深来作为衡量抗弹性能的指标。对这两种穿燃弹而言,小角度时,装甲防护力比0°角时低,随着倾角增大,防护力逐渐提高。     

靶板厚度对12.7 mm穿燃弹剩余速度和断裂特性的影响

为了获得12.7 mm穿燃弹侵彻30CrMnSi钢板的剩余速度和断裂特性,开展了12.7 mm穿燃弹侵彻不同厚度30CrMnSi靶板的试验研究,分别利用激光测速和测速靶测量了弹心穿靶前后的速度,通过改变靶厚获得了12.7mm穿燃弹对30CrMnSi靶板的极限穿深。然后使用LS-DYNA动力学软件,利用FEM网格与SPH粒子相结合的数值模拟方法对12.7 mm穿燃弹侵彻30CrMnSi靶板的过程进行了仿真计算。最后利用穿甲力学理论对穿燃弹的侵彻深度、剩余速度和不同厚度靶板的弹道极限进行了理论计算。结果表明：弹心剩余长度随着靶板厚度的增加而增加,弹心的侵蚀区域由弹身部位逐渐向弹尾移动,弹性区域逐渐扩大,并且随着靶板厚度的增加,靶板的弹道极限也随之增加,弹心侵彻靶板后的剩余速度逐渐降低,根据理论计算,12.7 mm穿燃弹对30CrMnSi靶板的理论侵彻深度约为27.7 mm,与试验结果相符。     

倾角效应对高强度钢板抗弹性能的影响

选择53式7.62 mm普通弹和53式7.62 mm穿燃弹两种弹型,对不同厚度的高强度马氏体均质钢板和有孔结构钢板进行抗弹性能试验。研究对应不同的弹丸类型和钢板结构时,倾角效应对抗弹性能的影响。结果表明,53普通弹和53穿燃弹冲击时,倾斜角增大,均质钢板抗弹性能均提高。钢板防护53普通弹时的抗弹性能对倾斜角不敏感,而钢板防护53穿燃弹时的抗弹性能对倾斜角敏感。弹丸以跳飞角入射时,钢板防护53普通弹和53穿燃弹的临界厚度基本相当。有孔结构钢板在大角度倾斜抗弹时,抗弹性能较好;在垂直抗弹时,孔结构导致的边缘效应明显降低钢板的抗弹性能。     

陶瓷/铝合金复合靶板不同倾角抗弹性能试验研究

采用12.7mm穿燃弹,进行陶瓷/铝合金复合靶板在不同倾角下的侵彻试验,研究靶板倾角对抗弹性能的影响。结果表明:随着倾角的增大,靶板的局部防护系数单调增加,表明防护能力在增加;陶瓷面板与背板粘合后靶板的局部防护系数显著高于面板与背板未粘合的情况。     

面板厚度对陶瓷复合靶抗弹性影响的试验研究

在陶瓷靶前加约束面板,面板厚为1,2,2.6,3 mm。采用14.5 mm口径弹道枪发射14.5 mm穿燃弹进行靶试,比较不同厚度面板对靶板整体抗弹性能的影响。结果表明:随面板厚度增大,靶板整体防护系数下降;面板厚为1 mm,靶板防护系数最高,面板破坏状态为花瓣状形貌;面板厚为2,2.6,3 mm,面板破坏形貌为弹径大小的孔洞。对试验方案进行数值模拟,模拟结果与试验结果相一致。     

碳涂层对SiC纤维增强钛基复合材料界面显微结构及性能的影响

研究涂碳的SiC(C)/Ti-6Al-4V和无涂碳的SiC/Ti-6Al-4V材料的界面结构以及结合强度。结果表明:碳涂层阻止了径向纤维间的相互作用,该涂层界面反应物只是TiC,这些产物包含邻近碳涂层生成的细小晶粒和邻近金属基体生成的粗大晶粒;在无涂碳界面上,相邻纤维一侧产生的是TiC薄层,毗邻金属基体产生的是TiC和Ti5Si3晶粒组成的厚混合物,晶粒的大小从纤维到基体逐渐增大。涂炭和无涂碳复合材料的界面结合强度分别是(118.2±4.24),(230±6.28)MPa,证明碳涂层在纤维和基体之间提供了一个弱结合界面。涂碳纤维复合材料的界面结合发生在涂碳层和反应层之间,而无涂碳发生在纤维和反应层之间。     

TiB2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料界面结构与防弹机理

为了不断提升装甲车辆的防护效能,采用超高重力场反应加工技术,实现TiB₂基陶瓷与Ti-6Al-4V的熔化连接,制备出TiB₂/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料。通过X射线衍射（XRD）与场发射扫描电子显微镜（FESEM）观察、残余穿深（DOP）实验及数值理论分析,研究其界面结构对防弹性能的影响。XRD和FESEM结果表明,在TiB₂/Ti-6Al-4V的连接界面上,TiB₂、TiB陶瓷相自陶瓷侧逐渐过渡至钛合金侧,呈现梯度复合特征。经对TiB₂基陶瓷与TiB₂/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料进行DOP试验,二者防护系数分别为3.05和7.30. 相比于TiB₂基陶瓷,TiB₂/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料的防弹性能大幅提高。陶瓷与钛合金连接区的梯度复合结构缓解了TiB₂/Ti-6Al-4V之间声阻抗失配状况,提高其剪切强度,在表观上使防弹性能得以显著提升。     

一类装甲钛合金材料的防护性能与抗弹机理探索

研究测试了一种成本低于常规Ti-6Al-4V的钛合金装甲材料的显微组织及抗弹性能。结果表明:热处理状态影响钛合金装甲材料的组织匹配;细小板条组织的材料从力学性能到抗弹性能的匹配比较合理;高强、高韧材料的抗弹性能明显优化;高强度、低韧性的材料脆性增加,抗多发弹能力下降。     

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。     

大炸高下喇叭罩聚能装药静态侵彻能力

为了提高大炸高条件下药型罩的侵彻能力,对喇叭罩聚能装药形成的射流侵彻均质钢板进行数值模拟。运用AUTODYN-2D非线性动力学分析软件的Euler算法对其进行数值模拟和试验结果对比,在分析顶薄底厚的变壁厚喇叭罩壁厚变化规律对其所形成射流的侵彻能力的影响。验证结果表明:当药型罩壁厚范围在1.35～1.48 mm,壁厚差控制在0.03～0.05 mm内时,其侵彻能力稳定,能满足设计指标。     

粉末冶金制备镁基复合材料的变形组织及性能

采用粉末冶金法制备了钛合金颗粒增强镁基复合材料,经过不同挤压比的热挤压变形后,对其显微组织和力学性能进行了检测。结果表明:复合材料的基体晶粒明显小于未增强的镁合金;增强体分布均匀,与基体结合良好,且无界面反应发生;随挤压比的增大,基体晶粒更加细小,复合材料的组织均匀性亦得到提高;超大挤压变形使原镁粉表面的氧化膜得到有效的破碎和分散,从而具有一定的氧化物弥散强化(ODS)作用,进一步提高了复合材料的力学性能。     

TiN类薄膜的激光化学汽相沉积

在Ｔｉ和Ｔｉ合金表面镀上一层薄膜以提高它的硬度，耐磨性及耐蚀性等是很有意义的，研究了用激光化学汽要沉积的方法在Ｔｉ和Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ基体材料上沉积ＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）薄膜的工艺，并获得良好膜层的最佳工艺，在低压下用激光化学汽相沉积（ＬＣＶＤ）方法制备成功的ＴｉＮ类薄膜颜色金黄，成份均匀，其平均显微硬度为２５００ＨＫ，耐磨性基体材料提高６倍。     

射流侵彻水夹层间隔靶的理论和实验研究

为得到聚能射流侵彻水夹层间隔靶规律,选取50 mm口径聚能装药对水夹层间隔靶(2 mm×4 mm钢靶板+100 mm水夹层)的侵彻过程进行了理论和实验研究。结合准定常侵彻理论和数学归纳法建立了射流侵彻水夹层间隔靶理论模型,得到了射流头部速度与侵彻距离之间的关系。为验证理论模型,用脉冲X光和计时仪获得了多个侵彻阶段的射流头部速度。通过模型分析了水夹层间隔靶结构对射流剩余头部速度的影响。结果表明:建立的理论模型正确,由其得到的射流穿过水夹层间隔靶后的剩余头部速度理论值与实验值平均误差为4.6%;当靶板厚度小于20 mm,且水夹层间隔小于150 mm时,水夹层间隔靶对射流头部速度的衰减效率较高。     

中碳Cr-Ni-Mo钢靶试损伤原因分析

钢板的破坏形式往往反映钢板受力过程的作用机理,分析受力钢板不同的损伤原因,可以找出钢板性能上的不足或内部质量等缺陷,为钢板生产工艺的改进提供依据。中碳Cr-Ni-Mo钢板在100 mm曳光穿甲弹作用下发生损伤,检验钢板的金相组织和宏观低倍,并对钢板进行全厚度方向布氏硬度、化学成分原位分析。结果表明,钢板心部有明显的白亮带,白亮带上硬度偏低,存在成分负偏析,钢板心部分层是沿着白亮带扩展的。因此,钢板心部的白亮带是钢板中的薄弱环节,是钢板产生损伤的主要原因。