高应变率下热挤压态细晶钨合金的动态力学性能及失效行为

采用快速热挤压技术对细晶93W-4.9Ni-2.1Fe-0.03Y%进行变形强化,研究了高应变率下挤压态细晶钨合金动态力学性能及失效行为。结果表明:在较低应变速率下的挤压态细晶钨合金的屈服强度相近,约2000 MPa;断面上的钨颗粒被严重拉长直至破碎,破碎的细小钨颗粒粘附在软化的粘结相中,随着应变率的增加钨颗粒变形更加明显;剖面观察发现:沿着断裂面的钨颗粒发生了高度的剪切变形,而内部区域则基本没有变形,表现出了剪切局域化迹象。实验结果证明了挤压态细晶钨合金在动态加载条件下的失效方式是绝热剪切失效。     

细晶钨合金动态力学性能与组织结构

为了预测细晶钨合金用作穿甲弹的高剪切毁伤效应，采用机械合金化（MA）和喷雾干燥-热还原两种方法制备含稀土的超细93W-Ni-Fe-Y2O3复合粉末，利用冷等静压液相烧结的方法制备Ф20mm-Ф25mm的晶粒度小于8μm的钨合金棒材。利用Hopkinson压杆装置对细晶钨合金进行了高应变率（〉10^3／s）下的动态力学性能研究，分析了应变、应变率、Y2O3等因素对细晶钨合金棒材的动态性能的影响。结果表明：钨合金在高应变率下会出现应变强化和热软化效应，在低应变时应力随着应变的增加而增加，当应变达到0．03后，应力随着应变的增加呈锯齿状上升趋势。钨合金在高应变率下会出现应变率强化效应，随着应变率的增加，应力增加。添加Y2O能提高材料的最大应力强度，提高钨合金的动态力学性能。     

微波烧结钨合金挤压棒材的微观结构及动态力学性能研究

采用分离式Hopkinson动态压缩装置对微波烧结93W-4.9Ni-2.1Fe合金棒材切割试样进行了动态力学性能研究,采用扫描电镜、光学电镜和纳米压痕硬度仪分别对合金试样微观组织和显微硬度进行了表征和测试。结果表明:微波烧结试样在受到冲击压缩时,钨晶粒与粘结相都发生均匀变形;应变率为2200s-1时,合金的最大应力为2587MPa,钨晶粒和粘结相显微硬度分别为8.716和6.267GPa;当应变速率为2200s-1时合金粘结相变形产生明显热软化效应,在与冲击力呈45°的方向形成了绝热剪切带,位于剪切带中心区域的钨晶粒沿其扩展方向发生变形被拉成纤维状。     

高密度钨合金部件断裂失效分析

通过化学成分、宏观断口、微观断口和金相显微组织分析等手段,对发生断裂的高比重93WNiFe钨合金爆炸部件进行断裂失效分析研究。结果表明,失效部件合金的化学成分正常,但微观组织与密度存在异常;爆炸部件失效断裂的根本原因是材料制备过程中热处理工艺不当造成的;应严格控制热处理工艺和爆炸部件的检验方案。     

非难熔钨合金的微观组织及力学性能

通过成分设计,制备出了一种非难熔的钨合金,为普通熔炼设备熔炼及成形钨合金奠定基础。通过对合金微观组织的分析,查明了合金获得较低熔点的原因：钨合金中加入一定含量的碳后,形成低熔点Fe和Fe3C共晶相,并且钨合金中没有单质的难熔金属钨相存在,从而使钨合金的熔点处于非难熔水平。通过压缩试验表明,Er可以同时提高非难熔可铸造的钨合金的强度和塑性。采用普通熔炼设备制备钨合金有望成为一种新的钨合金制备方法。     

高密度钨合金性能的计算机数值模拟研究：钨含量对合金性？…

提出了一个钨合金的组织结构模型,在一定的假设条件下用有限元方法和计算机数值模拟研究了钨合金力学性能和钨含量的关系。结果表明：随钨含量增加,合金屈服强度提高,但弹性变形量和延伸率均降低。当钨含量〈８５％（质量分数,下同）时,合金抗拉强度随钨含量增加而增加;当钨含量〉８５％时,合金抗拉强度随钨含量增加而降低,在钨含量为８５％附近达到最大值。     

稀土含量对高密度钨合金性能的影响

通过粉末冶金法制备了添加稀土元素La，Ce的93W-4．9Ni-2．1Fe合金，研究不同稀土元素及不同稀土含量对高密度93钨合金静、动态力学性能的影响规律。结果表明：由于稀土元素La，Ce的加入，减少了杂质元素氧在钨-粘结相界面的偏析，减小了钨颗粒的连接度，从而改善了钨合金的力学性能，尤其是合金的动态力学性能得到显著提高，稀土元素的合理添加量为0．10％～0．15％。     

钨和钨合金的新发展（Ⅱ）：钨合金和高纯钨

本文综述了国际上钨和钨合金的新发展情况。全文分两部分,第一部分为钨粉和掺杂钨丝,第二部分为钨合金和高纯钨。     

90W和93W钨合金动加载下微(细)观响应分析

通过实验分析了90W和93W钨合金在动加载时其断裂机理及特性以及侵彻时其微观结构响应的异同点.通过对比发现,二者的断裂机理基本相似,但侵彻时,由于90W钨合金中存在较多的粘结相而使得其蘑菇头较小,其中的钨颗粒变形也较小;只在93W钨合金中发现了绝热剪切现象的征候.     

钨合金的形变强化新工艺与断裂机制研究

形变强化是提高钨合金性能的必要手段,是制备拉伸强度大于1200MPa的钨合金穿甲弹弹芯材料的主要途径。形变强化主要通过旋锻、静液挤压、热挤压或其它热机械加工复合变形技术实现。形变强化的机制主要是大变形使钨晶粒呈纤维状。本文综述了国内外对钨合金穿甲弹弹芯材料的形变强化工艺和机制的研究现状。     

Dynamic Recrystallization in the Shear Bands of Tungsten Heavy Alloy Processed by Hot-Hydrostatic Extrusion and Hot Torsion

Hot-hydrostatic extrusion and hot torsion (HE+HT) were applied to the processing of the as-sintered tungsten heavy alloy (WHA). The dynamic mechanical properties of the WHA processed by HE+HT and the microstructural evolution within adiabatic shear band (ASB) were systematically investigated. The results show that the WHA susceptibility to ASB is much improved, and localized shear bands can be formed in specimens. TEM analysis of ASB shows that the multiplication and rearrangement of dislocation play dominate roles in the dynamic recrystallization (DRX) process within ASB of WHA, and the nano-scaled equiaxed-recrystallized grains within ASB can be formed via repeating the processes including dislocation multiplication, dislocation rearrangement and dislocation annihilation. The investigation result of observed DRX of the WHA firmly supports the rotational dynamic recrystallization (RDR) mechanism in metals.     

圆筒内嵌钨合金球爆炸加载条件下断裂机制研究

针对钨合金作为预制破片战斗部穿甲后的易碎性,采用圆筒内嵌钨合金球战斗部,研究了97.5W-Ni-Fe合金在圆筒内嵌式爆炸加载穿靶前后的微观组织以及断裂机制。结果表明,97.5W-Ni-Fe合金爆炸加载后在钨颗粒内部产生大量形变孪晶,穿透靶板后形变孪晶诱发大量微观裂纹,微裂纹在穿靶后的拉应力作用下扩展并与W-W界面断裂相互连接,使钨合金球断裂成有效破片,增强了钨合金的二次毁伤能力。     

垂直侵彻钢靶过程中钨合金壳体破坏机理研究

进行了钨合金壳体垂直侵彻45钢靶板的实验，成功地获得钨合金壳体侵彻钢靶板时变形破坏演变的完整过程。通过对回收的钨合金壳体微组织结构的观察与分析，发现钨合金壳体的主要破坏机制是危险截面区域形成绝热剪切带；其次，内腔前端区域发生粘结相撕裂。建立了壳体侵彻过程危险截面区域失效演变的3个阶段：绝热剪切带的形成、带内微裂纹的萌生和剪切裂纹的扩展。材料的失效方式与壳体存在应力集中区域密切相关，只有在壳体的结构设计中尽可能降低局部的应力集中系数，钨合金材料才能既可以发挥优异的侵彻性能，又可以保证侵彻过程完整性的要求，从而实现工程应用和军事应用。     

钨含量对钨合金动态剪切性能的影响

利用帽形试样在Hopkinson压杆上测试钨合金动态剪切应力应变关系,研究了钨含量在90%～97%（质量分数）范围内,应变率约为10^5s^-1时,钨含量对动态剪切性能的影响.结果表明,钨含量增加,动态剪切强度随之增加,断裂应变随之降低.动态剪切强度与钨的体积分数呈线性递增关系.断口分析表明,断口表现以粘结相撕裂和钨颗粒劈裂的混合断裂,钨颗粒劈裂比例近似等于钨颗粒体积分数.     

90W-7Ni-3Fe合金拉伸力学行为的应变率效应

采用CMT4105拉伸试验机对烧结态90W-7Ni-3Fe(90W)合金进行准静态拉伸试验;在较高应变率条件(1600~2000s-1)下,采用套筒加载直拉式Hopkinson拉杆对90W合金进行动态拉伸试验,研究90W合金在不同加载应变率下的拉伸性能及破坏机制。结果表明,在拉伸加载条件下,90W合金具有明显的应变率效应,随着应变率的增加,强度显著提高,材料断裂时的真实应变下降,断裂前吸收的总能量下降。90W合金的破坏机制由钨-钨界面开裂向钨颗粒解理断裂转变。     

热挤压、冷扭转复合工艺制备钨合金的绝热剪切敏感性

对烧结态93W-4.5Ni-2.1Fe-0-35Co钨合金进行热挤压变形强化,获得纤维组织,再通过冷扭转变形调整纤维状钨颗粒的取向,对压、扭复合工艺制备的钨合金进行动态雎缩性能测试和绝热剪切敏感性的分析,并与烧结态和冷扭转态钨合金作对比研究.结果表明,热压、冷扭复合工艺制备的钨合金在具备高屈服强度的同时,具备了较高的绝热剪切敏感性.微观分析表明,热压、冷扭复合工艺改变了条状粘结相组织的受力状态和分布状态,从而导致钨合金绝热剪切敏感性的提高.     

挤压态钨合金绝热剪切局域化及微裂纹萌生现象研究

研究变形量对挤压态钨合金动态力学行为的影响及钨合金绝热剪切带内的微观开裂行为。结果表明,加载方向垂直于纤维取向时,随变形量由0增加至40.8%,挤压态钨合金绝热剪切敏感性显著增大;由对钨合金绝热剪切带内微观组织的SEM观察可知,靠近绝热剪切带中心处出现在微裂纹且微裂纹萌生于W-M界面及W颗粒内部;进一步的TEM观察可知,剪切带内W-M界面处存在大量的位错塞积,W颗粒中则出现亚晶内部及沿亚晶界扩展的微裂纹