硬度对装甲钢板抗弹性能的影响

借助用53式7．62mm WO-109C穿甲燃烧弹垂直撞击10mm厚、硬度为HRC44－56的Cr-Ni-Mo装甲钢板的穿甲试验研究了高硬度及超高硬度状态下硬度对装甲钢板抗弹性能的影响。观察分析弹坑形貌发现,装甲钢板材料力学性能的改变导致了穿甲机理的变化。一方面,硬度升高,增加弹丸开坑所消耗的能量,提高弹丸消耗的塑性扩孔功,且当硬度超过一定值时,弹丸可能发生破碎,从而有利于抗弹性能的提高。另一方面,硬度升高,导致绝热剪切临界失稳应变降低,易诱发冲塞破坏,而且塑性与韧性降低,可能导致背面盘状崩落破坏,从而使抗弹性能下降。在本试验弹靶体系下,上述两方面相反作用的结果导致装甲钢板背面强度极限基本上不随硬度变化而改变。     

弹丸高速冲击条件下高强度钢板抗弹性能

摘要：为了研究弹丸高速冲击条件下不同洁净度的40CrNi2Mo钢板的抗弹性能，利用12.7mm穿甲燃烧弹对抗拉强度分别为800和1200MPa级的钢板进行抗弹性能测试。通过观察不同强度钢板出现的损伤形貌，评定背面强度极限，分析了穿甲机制。结果表明：抗拉强度为800MPa级的钢板在弹丸冲击过程中以塑性扩孔方式侵彻，抗弹性能随着强度升高而提高，与洁净度关系不大。抗拉强度为1200MPa级的钢板，弹丸冲击过程中因钢板较低的绝热剪切临界失稳应变而出现绝热剪切；由于塑韧性较低，低洁净度钢板阻止绝热剪切引发裂纹扩展的能力较弱，因此形成与绝热剪切相关的裂纹，导致抗弹性能降低；高洁净度钢板抗弹性能相对较高，因背面出现剪切裂纹而失效，此裂纹与绝热剪切无关。     

弹丸高速冲击条件下高强度钢板抗弹性能

为了研究弹丸高速冲击条件下不同洁净度的40CrNi2Mo钢板的抗弹性能,利用12.7 mm穿甲燃烧弹对抗拉强度分别为800和1 200 MPa级的钢板进行抗弹性能测试。通过观察不同强度钢板出现的损伤形貌,评定背面强度极限,分析了穿甲机制。结果表明:抗拉强度为800 MPa级的钢板在弹丸冲击过程中以塑性扩孔方式侵彻,抗弹性能随着强度升高而提高,与洁净度关系不大。抗拉强度为1 200 MPa级的钢板,弹丸冲击过程中因钢板较低的绝热剪切临界失稳应变而出现绝热剪切;由于塑韧性较低,低洁净度钢板阻止绝热剪切引发裂纹扩展的能力较弱,因此形成与绝热剪切相关的裂纹,导致抗弹性能降低;高洁净度钢板抗弹性能相对较高,因背面出现剪切裂纹而失效,此裂纹与绝热剪切无关。     

用Q235B板坯轧制Q345B级别钢板的升级试验研究

采用TMCP工艺在3000 mm中厚板轧机上对Q235B坯料进行升级试验,成功轧制出Q345B级别钢板。通过控制轧制温度、变形量分配和轧后快速冷却,实现厚度25 mm以下升级板的屈服强度达到370 MPa以上,伸长率大于25%,塑性、韧性和焊接性能良好,具有重要的推广应用价值。     

低成本XRF001钛合金抗弹性能研究

研究了一种新型装甲用低成本钛合金XRF001的组织与性能,重点对其抗弹性能进行了测试,分析了抗弹机理。结果表明：普通退火态XRF001钛合金板材的强度、塑性、硬度和冲击韧性匹配良好,抗弹性能与ATI425-MOD钛合金相当,优于ATI425钛合金。XRF001钛合金在不同热处理状态下的组织不同,抗弹性能也不同,普通退火态下的抗弹性能优于双重退火态。经普通退火后,XRF001钛合金中形成的细小板条及片层状组织能够改变绝热剪切带走向,改变裂纹扩展路径,消耗更多的能量,有利于提高抗弹性能。     

压力容器用钢16MnR专用钢板基本性能试验研究——16MnR专用钢板质量研究之二

本文选用为改善超声波探伤质量而改变脱氧工艺生产的22mm厚16MnR正火钢板,进行了系统的力学性能和焊接性能试验。试验研究结果表明:纵横向综合性能满足标准指标要求,高低温瞬时拉伸性能较高,脆性转变温度(系列示波冲击试验测定)、无塑性转变温度(NDT)较低,断裂韧性值为中等水平。用φ4mm507焊条进行手工焊的接头区域的强度、塑性、韧性、低温性能与母材相当,可焊性良好。     

钛会论文 高强度低成本Ti5322钛合金的抗弹性能及其抗弹机理研究

本文开展了高强度低成本Ti5322钛合金的抗弹性能及其抗弹机理研究,通过采用底推105长杆形穿甲模拟弹丸,对厚度为45mm的均质Ti5322钛合金靶板开展终点弹道侵彻实验,研究了高强度低成本Ti5322钛合金在长杆形穿甲弹丸侵彻条件下的抗弹性能及其抗弹机理,并探究了该低成本钛合金的典型抗弹效应：倾角效应。结果表明,高强度低成本Ti5322钛合金的质量防护系数高达1.80,和均质装甲钢相比提高了80％；其空间防护系数和均质装甲钢相当,约为1.02。结合损伤后靶板的宏微观损伤分析,发现：在长杆形穿甲弹丸的侵彻条件下,高强度低成本Ti5322钛合金的损伤机制和抗弹机理是通过自身的绝热剪切局域化行为实现的；这种Ti5322钛合金靶板的绝热剪切局域化行为,一方面,通过靶板的变形破碎协调了弹体侵入过程的挤凿作用；另一方面,弹靶作用过程中发生的弹靶互侵蚀行为有效的消耗了弹体动能。对高强度低成本Ti5322钛合金倾角效应的研究发现,在长杆形穿甲弹丸的侵彻条件下,Ti5322钛合金的倾角效应表现为正效应,这是因为,随着弹丸侵彻角度的增大,在弹靶作用初期就发生了严重的弹靶互侵蚀行为。     

冷成型对低碳微合金钢拉伸行为及性能的影响

研究了冷成型对铁素体+珠光体组织类型低碳微合金热轧钢板拉伸行为及性能的影响。用弯曲和压平变形模拟高频直缝焊管制管及取样钢板所经历的冷成型过程。对冷成型前后材料拉伸行为和性能进行对比试验,结果表明,冷变形不同程度改变材料拉伸行为及性能,且这种变化是由冷变形方式和程度所决定;包申格效应试验分析结果表明,材料背应力随塑性应变增加而增大,且到达某一数值后当塑性应变继续增加,背应力增加幅度明显减小;有限元分析结果表明,冷成型导致的钢板性能变化是由包申格效应和加工硬化共同作用的结果,并给出了其形成机制。     

首钢低裂纹敏感性大线能量焊接钢板的焊接性能

介绍了SG610E钢板的理化性能、保证焊接性能的材料设计原则及低焊接裂纹敏感性和大线能量焊接性能试验。钢板在具有高强度、高韧性的同时,具有较低的焊接冷裂纹敏感性和再热裂纹敏感性;通过Gleeble大线能量焊接热模拟试验以及采用中冶及日本焊丝对钢板进行的大线能量焊接试验。研究表明,钢板具有承受不大于120kJ／cm焊接线能量的性能。SG610E钢板完全能满足我国大型石油储罐用钢的技术要求。     

α+β两相钛合金的动态压缩性能对抗弹性能的影响分析

以研究钛合金材料动态压缩性能对抗弹性能的影响为目的,选用TC4、TC6、TC11三种不同强度级别的α+β两相钛合金为研究对象,采用动态压缩试验、准静态拉伸试验以及5.8 mm口径实弹靶试测试等方法,对材料微观组织、力学性能、动态压缩性能、弹坑形貌进行了对比分析。结果显示,TC4、TC6和TC11三种α+β两相钛合金经过固溶时效热处理后,TC11钛合金的拉伸强度和动态压缩强度最高,分别达到1 258 MPa和1973 MPa,采用12 mm厚度的三种钛合金靶板进行靶试测试,对垂直入射的5.8 mm口径钢芯弹均进行了有效防护,TC11钛合金开坑深度2.4 mm,开坑尺寸7.5 mm×5.5 mm,均小于其他两种钛合金靶板的弹坑尺寸,对钢芯弹的侵彻有更好的防护作用。针对普通钢芯弹的防护,材料的动态压缩性能与其抗弹性能存在对应关系,动态压缩强度越高,临界断裂应变εcr越大,受冲击过程吸收的能量越多,抗弹性能越好。     

复合结构碳纤维防弹板的防弹性能仿真

针对纤维/基体间的界面脱黏决定能量吸收这一核心问题,采用一系列标准黏结力参数调整复合板界面黏合力,并通过层间黏性行为和损伤参数模拟界面分层过程。利用ABAQUS有限元软件中的Explicit分析模块建立陶瓷/纤维复合防弹板的高速冲击损伤分析模型,通过分析弹丸初始速度与剩余速度,研究复合防弹板的各组分结构参数、纤维指标、铺层设计对靶板及层合板抗侵彻行为的作用规律,并结合冯·米塞斯（Von-Mises）应力云图和基体损伤云图,探讨复合防弹板的受力与损伤形式。最后,利用弹道冲击实验成功验证了模型的准确性。实验结果表明:由13 mm厚SiC陶瓷、5 mm厚碳纤维复合材料板和17 mm厚超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)复合材料背板组成的复合防弹板可有效防御弹丸侵彻,对弹丸动能吸收和弹速衰减作用明显。      

TNT埋爆载荷下700 MPa高强韧钢变形行为及仿真分析

 以自主研发的新型高强韧700 MPa防爆钢(BR700钢)为研究对象,结合LS-DYNA模拟计算软件和正交试验设计对BR700钢抗爆轰过程进行研究。根据测得的准静态及动态拉伸力学性能,拟合出了BR700防爆钢的Johnson-Cook本构方程。通过实爆试验,研究了20 mm厚钢板在8 kg TNT埋爆载荷下的抗爆轰变形行为。建立了相关仿真模型,使用LS-DYNA模拟计算软件分析了其变形量、应力应变分布情况以及超压。在确保仿真模型准确的情况下,结合有限元分析以及正交试验设计,以钢板的变形量D为评定指标,通过极差分析计算了材料屈服强度A、应变硬化模量B、应变硬化指数n、应变速率常数C和失效应变FS等因素对抗爆轰性能影响规律。结果表明,在不考虑工装偏移的条件下,8 kg TNT埋爆载荷下钢的抗爆轰变形模拟计算结果可以准确地反映BR700钢的抗爆轰变形行为。模拟结果与实际爆炸后钢板变形量误差仅为7.7%。且根据模拟结果的超压分析,钢板因其良好的塑韧性起到了较好的吸能作用,有效削弱了爆炸冲击波的破坏。根据正交试验模拟结果,对爆炸后钢板变形量D而言,材料屈服强度A值影响程度最高,其次是应变硬化指数n值。材料强度提升可以大幅减小爆炸变形量,可以有效降低爆炸冲击对车辆和乘员的伤害。同时通过1 100 MPa钢板爆炸试验验证了强度对抗爆轰变形的影响。     

高强度低成本Ti5322合金的抗弹性能及其抗弹机理研究

采用底推式105 mm长杆穿甲模拟弹,对厚度为45 mm的高强度低成本Ti5322合金靶板开展了终点弹道侵彻实验,研究了该合金的抗弹性能与抗弹机理,并探究了合金的典型抗弹效应——倾角效应。结果表明,Ti5322合金的质量防护系数为1.80,空间防护系数为1.02。Ti5322合金的损伤机制和抗弹机理是通过自身的绝热剪切局域化行为实现的。这种绝热剪切局域化行为,一方面通过靶板的变形破碎协调了弹体侵入过程的挤凿作用;另一方面,弹靶作用过程中发生的弹靶互侵蚀行为有效地消耗了弹体动能。     

Effects of Dendrite Size on Tensile Deformation Behavior in Zr-Based Amorphous Matrix Composites Containing Ductile Dendrites

Four Zr-based amorphous matrix composites whose dendrite size was varied with plate thickness were investigated, and the deformation mechanisms related with improvement of strength and ductility were investigated by focusing on how the size of ductile ?? dendrites affected the initiation and propagation of deformation bands. These composites contained 47 to 49?vol pct of dendrites sized by 14.7 to 42.8???m, and they showed excellent tensile properties of yield strength of 1.3 to 1.5?GPa and uniform elongation up to 11.7?pct. According to the observation of tensile deformation behavior of the composite with a plate thickness of 5?mm, many deformation bands were formed inside dendrites in several directions, and the deformation bands met crossly each other to form widely deformed areas. Because the wide and homogeneous deformation in this composite beneficially worked for the tensile strength and ductility simultaneously, the optimum size of dendrites and thickness of plates were approximately 19???m and 5?mm, respectively. Considering that Zr-based amorphous matrix composites are mostly used in a plate form in their conventional applications, the current research can provide the optimum plate thickness data for their fabrication processes such as rolling, extrusion, and strip casting.     

高强高韧性厚规格E36船板生产工艺模拟试验

采用小炉真空冶炼150kgE36坯料,锻造后在实验室进行了热轧模拟试验和正火处理。检测结果表明,TMCP工艺下（二阶段轧制,轧后水冷速度在5～10℃/s）,随成品厚度增加,强度、断后伸长率、冲击功降低,60、70mm钢板中心处的冲击功低于标准要求,且晶粒粗大,并存在轻微带状组织;经过910℃±20℃正火处理工艺,钢板内部混晶组织得到了改善,强度略有降低,断后伸长率和冲击值明显提高。因此,钢板厚度〈40mm时可以采用TMCP工艺进行生产,而厚度〉40mm则需要进行热处理。     

Simplified Braiding through Integration Points Model for Triaxially Braided Composites

A simplified methodology has been developed for modeling two-dimensional triaxially braided composite plates impacted by a soft projectile using an explicit nonlinear finite-element analysis code LS-DYNA. The fiber preform architecture is modeled using shell elements by incorporating the fiber preform architecture at the level of integration points. The soft projectile was modeled by an equation of state. An arbitrary Lagrangian–Eulerian formulation is used to resolve numerical problems caused by large deformation of the projectile. The computed results indicate that this numerical model is able to simulate a triaxially braided composite undergoing a ballistic impact effectively and accurately, including the deformation and failure with a reasonable level of computational efficiency.     

Ballistic Impact Properties of Zr-Based Amorphous Alloy Composites Reinforced with Woven Continuous Fibers

This study aims at investigating ballistic impact properties of Zr-based amorphous alloy (LM1 alloy) matrix composites reinforced with woven stainless steel or glass continuous fibers. The fiber-reinforced composites with excellent fiber/matrix interfaces were fabricated without pores and misinfiltration by liquid pressing process, and contained 35 to 41 vol pct of woven continuous fibers homogeneously distributed in the amorphous matrix. The woven-STS-continuous-fiber-reinforced composite consisted of the LM1 alloy layer of 1.0 mm in thickness in the upper region and the fiber-reinforced composite layer in the lower region. The hard LM1 alloy layer absorbed the ballistic impact energy by forming many cracks, and the fiber-reinforced composite layer interrupted the crack propagation and blocked the impact and traveling of the projectile, thereby resulting in the improvement of ballistic performance by about 20 pct over the LM1 alloy. According to the ballistic impact test data of the woven-glass-continuous-fiber-reinforced composite, glass fibers were preferentially fragmented to form a number of cracks, and the amorphous matrix accelerated the fragmentation of glass fibers and the initiation of cracks. Because of the absorption process of ballistic impact energy by forming very large amounts of cracks, fragments, and debris, the glass-fiber-reinforced composite showed better ballistic performance than the LM1 alloy.     

终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响

通过加压冶炼、控制轧制方式获得氮质量分数为0.59%的Mn18Cr18N钢板,研究了终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响。结果表明,在再结晶区轧制并且终轧温度为970 ℃的钢板,组织为奥氏体等轴晶和部分孪晶,强度较低,塑性、冲击韧性较好;终轧温度为910 ℃的钢板,大部分组织为变形奥氏体晶粒,有少量再结晶晶粒,随着终轧温度降低钢板强度升高,塑性和冲击韧性降低;在未再结晶区轧制并且终轧温度为780 ℃的钢板,组织为变形严重的奥氏体晶粒,强度最高,塑性、韧性最低。所有试验钢有晶界析出的Cr₂N相,降低终轧温度和减缓轧后冷却速度,会增加Cr₂N相的析出。     

NVB级船板应变时效敏感性试验

研究了不同塑性变形量的应变时效对NVB钢板的强度、塑性及低温韧性和脆性转变温度的影响.结果表明,NVB钢板的应变时效敏感性较低,经5%时效后仍具有较好的低温韧性.通过微观组织分析,探讨了不同温度下的金相组织和冲击断口形貌特征.实验表明,带状组织易导致材料韧性的恶化, 钙硅酸盐类非金属夹杂物对脆性转变温度有不良作用,容易加速钢板的脆化倾向.还从位错角度对应变时效的微观机理进行了简要阐述.