高硬度装甲钢抗弹性能及其机理研究

通过穿甲试验,研究装甲钢硬度与抗弹性能之间的关系;由弹坑解剖分析了装甲钢板穿甲破坏形貌以及弹坑表面的强化机理。试验结果表明:高硬度装甲钢抗弹性能好;装甲钢板为混合穿甲形式破坏;弹坑表面的变形带和相变带是由非常细小马氏体板条组成,其硬度非常高,远远高于装甲钢板的基体和淬火硬度。     

603钢破甲弹坑的微观结构研究

本文利用SEM、TEM研究了603钢破甲弹坑的微观结构。认为在通常情况下,穿透型弹坑内部在轴线上的组织形态有很大的差别。在入口处有较多的白亮带,中部有崩落物的地方出现白亮带,而在其它区域观察不到白亮带。白亮带附近由五层结构组成,它们是基体→变形带(Ⅰ)→第一过渡带(Ⅱ)→白亮带(Ⅲ)→第二过渡带(Ⅳ)→点球状相变带(Ⅴ)。对各带的研究分析表明,白亮带是由硬而脆的非晶态组成,Ⅱ和Ⅳ是它的热影响区,Ⅴ则是综合热影响区,发生相间析出。这种析出物同中部的崩落物一样,不仅与钢铁的成分有关,也同温度和压力有关。     

30CrMnSiA绝热剪切带显微观察与分析

采用分离式霍普金森装置对30CrMnSiA的片式帽型试样进行动态剪切,利用光学显微、扫描电镜、透射电镜、显微硬度等金相分析方法对材料绝热剪切带的微观结构演化过程进行分析。研究发现,随着加载应变率的增大,剪切带发生由形变带到转变带的变化趋势,转变带呈"白亮"色,带内由尺寸约为50 nm的低位错、等轴晶粒组成,这是典型的再结晶晶粒特征。转变带形成过程可分为剪切变形、晶粒细化、晶粒断裂旋转、动态再结晶4个阶段。     

高强度钢在高速冲击载荷下的动态响应 ?

为了探讨高强度钢板在高速冲击载荷下的动态行为，用１２．７ｍｍ钢芯穿甲弹垂直射击ＣｒＭｏ、ＳｉＭｎＭｏ和ＣｒＮｉＭｎＭｏＢ钢靶板，靶板硬度为ｄ＿（ＨＢ）＝２．７０～３．５０ｍｍ。对穿甲机制进行了分析，讨论了绝热剪切带的形成原因及其在冲塞穿甲中的作用。从弹丸能量和弹坑容积的关系出发，探讨了穿甲机制和抗弹性能的差异。试验结果表明：穿甲机制和抗弹性能取决于钢板的厚度和硬度。在较高硬度时，由大量剪切变形而产生的绝热剪切带将导致冲塞破坏。当ｄ＿（ＨＢ）＝３．０～３．２ｍｍ时，钢靶板呈现出混合型穿甲机制，并显示出较好的抗弹性能。     

30CrMnMoTiA钢拉壳钩开裂分析

本文通过用金相法、硬度法及化学成分的测定,分析了30CrMnMoTiA钢拉壳钩开裂的原因是由于原材料心部高碳偏析引起淬火组织应力过高所致。对已生产出的拉壳钩及原材料进行了分选,保证了生产、使用的正常进行。节约了资金、争得了效益。     

不同强度的40CrNi2Mo钢抗弹性能研究

为了研究抗拉强度对钢板抗弹性能的影响,利用12.7mm穿甲燃烧弹对18mm厚不同抗拉强度的40CrNi2Mo钢板进行抗弹性能测试。观察不同弹速下钢板出现的损伤形貌,弹坑周围裂纹和绝热剪切带的形成位置和数量,评定背面强度极限。分析不同抗拉强度钢板的穿甲机理。结果表明:抗弹性能随着抗拉强度的提高,呈现非单调变化的趋势;抗拉强度在1270MPa以下,钢板出现塑性扩孔破坏,弹坑周围基本不形成绝热剪切带与裂纹;抗拉强度在1270MPa至1700MPa之间,由于绝热剪切带的形成与扩展,钢板损伤形式由塑性扩孔向冲塞破坏转变;抗拉强度超过1700MPa,由于板内裂纹的形成与扩展,钢板出现崩落。     

爆炸荷载作用下内衬钢板的混凝土组合结构的局部效应分析

内衬钢板被广泛应用于军事工程的加固改造,以增强结构的防震塌局部破坏能力.但由于在爆炸荷载作用下内衬钢板的混凝土组合结构的局部破坏机理尚未完全搞清,因此本文利用以前建立的层状波动计算模型分析对比了有无钢板加固时混凝土中的应力变化情况,进一步研究了内衬钢板后组合结构在爆炸荷载作用下的防震塌破坏机理,并分析了混凝土钢板组合结构在爆炸荷载作用下的局部受力行为和破坏形态,可为工程设计提供理论依据.     

弹丸倾斜入射高硬度靶板的抗弹特征研究

采用 5 3式 7.6 2mm穿燃弹倾斜入射 10mm厚、硬度为HRC4 4～ 5 6的Cr-Ni-Mo系试验装甲钢进行了穿甲试验 ,研究了在不同硬度状态下 ,硬度对装甲钢板安全角的影响。依据倾斜入射的穿甲特征和靶试后对靶板损伤情况的分析认为 :弹丸在倾斜入射靶板时 ,随着靶板硬度增加 ,靶板安全角减小 ,抗弹性能提高 ,这主要是由于高硬度靶板使弹丸产生断裂和破碎及弹丸在开坑和侵彻阶段的阻力加大所致。     

弹丸质量对高强度薄钢板抗弹性能影响的模拟分析

利用有限元模拟法研究了弹丸质量对两种高强度薄钢板抗弹性能的影响,从钢板的破坏形貌、受力和吸收能量的角度分析了不同质量弹丸冲击钢板的过程,最后设计相关试验对模拟结果进行了验证。结果表明:较高强度钢板的抗弹性能要优于较低强度钢板,钢板背凸高度和残余弹丸的长度均较小。随弹丸质量增加,钢板的背强下降,但是弹丸穿透钢板时需要的动能增加。低质量小口径弹丸能量集中传递给钢板,钢板受力较大,能够吸收的弹丸能量较少。     

枪管基体组织对枪管寿命的影响

为了探明枪管基体组织对枪管损伤速率影响的机理,对比研究了两种不同基体组织枪管在射击过程中的损伤表现。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对枪管基体组织进行表征,通过碳复型、相分析对枪管基体组织进行分析。结果表明,低硬度枪管损伤速率大于高硬度枪管,导致前者寿命较低。出现这一结果的原因是：一方面低硬度枪管内表面发生了较大的塑性变形,导致内径扩大速率增加,寿命缩短;另一方面高硬度基体碳化物分布较为细小、弥散,抑制裂纹形核扩展能力大于低硬度基体。     

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。     

双层金属靶板耗散刚体侵彻动能ALE算法分析

利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对双层6 mm厚4340钢板、双层6 mm厚7039铝合金板、6 mm厚7039铝合金板+6 mm厚4340钢板、6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板4种组合设计的双层金属靶板经受刚体侵彻之后的动态响应试验进行数值模拟。运用ALE算法比较了不同组合设计的双层金属靶板Von Mises应力分布和侵彻刚体弹动能耗散。结果表明:冲击载荷作用下双层6 mm厚4340钢板的动能耗散能力最优,6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板次之,双层6 mm厚7039铝合金板最弱。以6 mm厚的4340钢板为面板和以6 mm厚的7039铝合金板为背板组合比以6 mm厚的7039铝合金板为面板和以6 mm厚的4340钢板为背板组合耗散子弹的动能高23%。     

PTFE基含能药型罩制备及毁伤性能研究

选取了不同PTFE(聚四氟乙烯)基反应材料,通过模压烧结的工艺制备了一批具有一定强度的PTFE基含能药型罩,并利用炸药对其进行直接驱动撞靶实验。结果显示:各PTFE基含能药型罩都能在炸药驱动下成功撞击反应,Mg/PTFE反应材料制备的药型罩和Al/Fe_2O_3/PTFE反应材料制备的药型罩对靶板开孔效果极好,开孔直径分别为13cm和12cm;而Al/Fe_2O_3(AR)/PTFE反应材料制备的药型罩仅在撞击部位造成变形凹坑。研究表明靶板穿孔效应与PTFE基含能药型罩所能承受的最大真实应力值有关,药型罩所能承受的最大真实应力值过小会导致药型罩对靶板穿孔扩孔失败。     

三种反应材料药型罩对双靶板毁伤性能实验研究

为验证Al/PTFE、Ni/PTFE、Al/Fe_2O_3/PTFE 3种氟基反应材料的毁伤性能,通过模压烧结的方法制备了3种氟基反应药型罩,同时进行了破甲验证试验。结果显示:3种氟基反应药型罩均能在炸药驱动撞击下发生化学反应,并能有效贯穿第1层靶板,Al/Fe_2O_3/PTFE反应材料制备的药型罩撞击时对靶板的径向膨胀扩孔效应最明显,对第1层靶板的开孔直径达到16cm,但未能贯穿第2层靶板;Ni/PTFE反应材料制备的药型罩在贯穿第1层靶板后能有效贯穿第2层靶板,且对第2层靶板的开孔直径达到1.5cm;3种氟基反应药型罩对第1层靶板的开孔大小依次为Al/Fe_2O_3/PTFE(3~#)、Al/PTFE(1~#)、Ni/PTFE(2~#);对第2层靶板的开孔大小依次为Ni/PTFE(2~#)、Al/PTFE(1~#)、Al/Fe_2O_3/PTFE(3~#)。     

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。     

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。     

铝钢复合板结合性能研究

通过铝钢复合板试制和力学性能对比,实验研究了铝／钢复合板的结合性能。实验结果表明,镍作为铝／钢复合板过渡层时,剪切强度能达到195MPa,拉脱强度能达到236MPa,远远大于钛或铝作为过渡层时复合板的结合强度;同时表明镍作为铝／钢过渡层有效地改善了铝钢复合板的结合品质,进一步拓宽了铝钢复合板的使用范围。     

不锈钢复合板与16MnR钢冲击拉伸力学特性研究

常温下以不锈钢复合板(16MnR钢板与0Cr18Ni9Ti钢板爆轰复合)和16MnR钢为研究对象,利用分离式霍普金森杆技术,在旋转盘冲击拉伸试验机上完成冲击拉伸加载试验。研究应变率在270～1650s-1范围内,材料的冲击力学特性。测试结果表明,不锈钢复合板和16MnR钢具有应变率强化效应,通过电镜分析确定过载断裂区为韧窝结构,爆轰复合经热处理后材料的塑性基本无改变,两种材料仍为塑性材料。     

带防弹钢板的钢纤维混凝土靶抗侵爆性能分析

为使防护工程具有更好的抗侵彻抗爆性能,对不同钢纤维混凝土靶板的抗侵彻抗爆性能进行研究.分别对侵彻后的靶板和带有普通钢板的钢纤维混凝土靶板进行静爆试验,根据靶板破坏情况、侵彻深度和防弹钢板的裂纹长度,结合应变测量,分析爆炸后靶板钢筋上的应变数据,得出最优的防护靶板参数.试验结果表明:15 mm厚的防弹钢板可提高钢纤维混凝土靶板的抗侵彻性能,450 mm厚的钢纤维混凝土靶板拥有最优的抗侵彻抗爆性能.