曲率半径对双层药型罩EFP战斗部成形及侵彻的影响?

利用ANSYS/LS-DYNA仿真软件研究了药型罩曲率半径对双层药型罩EFP战斗部成形及侵彻特性的影响规律。数值计算结果表明,当药型罩曲率半径的相对值在0.67~0.93时,弧锥结合型双层药型罩EFP战斗部可成形具有良好外形的侵彻体;此时,成形侵彻体的最大侵彻深度约为1倍装药口径。试验结果表明,双层药型罩EFP战斗部成形侵彻体能够有效击穿2层2 cm厚45#钢靶,成形侵彻体对钢靶侵彻的开口形状近似呈现圆形,是具有相同装药结构EFP战斗部成形侵彻体侵彻深度的2倍左右。研究结果可以为双层药型罩EFP战斗部结构优化设计提供参考。     

Al-6Mg-0.2Sc铝合金高温力学行为研究

研究了Al-Mg-Sc超塑合金在200～500℃的高温力学性能,并对实验残样进行了微观组织分析.结果表明,Al-Mg-Sc合金在250～500℃区间内均具有一定的超塑性;在300～400℃超塑成形时强度较低,成形后制件使用性能较好,工程化条件下可选择使用;合金高温断裂机制由穿晶断裂向沿晶断裂转变的温度点在300℃附近,在此温度以下晶粒强度低于晶界强度,在此温度以上晶粒强度高于晶界强度.     

水下多道次搅拌摩擦加工对纯铜微观组织和力学性能的影响

目的 分别在空气中和水中对铜板进行单道次和多道次搅拌摩擦加工（FSP）,以此探究冷却介质和加工道次对纯铜微观组织和力学性能的影响。方法 选择厚度为3 mm的T2纯铜板分别在空气中进行1～2道次加工,在水下进行1～4道次加工。使用光学显微镜、显微硬度检测、扫描电子显微镜和拉伸试验机对加工后的试样进行微观组织和力学性能检测。结果 与空气中的搅拌摩擦加工相比,水下搅拌摩擦加工试样的表面质量更好;空气中搅拌摩擦加工试样的晶粒尺寸比母材的晶粒尺寸大,水下搅拌摩擦加工（SFSP）可以有效细化晶粒,并且随着加工道次的增加,晶粒尺寸逐渐增大,其中,1道次水下搅拌摩擦加工纯铜的晶粒尺寸最小（3.93μm）。显微硬度检测和拉伸试验结果表明,与空气中搅拌摩擦加工试样相比,水下搅拌摩擦加工试样的屈服强度和硬度更高,但随着加工道次的增加,样品的屈服强度和硬度都会有所降低。结论 水下多道次搅拌摩擦加工可以减小纯铜的晶粒尺寸,提升纯铜的力学性能。     

T2紫铜微传动件精密体积成形研究

目的 研究微传动件的体积成形过程,以制备出尺寸精度更高、力学性能更优的微传动件。方法 通过单向压缩试验,研究晶粒尺寸、加载速度、成形温度对T2紫铜力学性能的影响规律。通过微模锻试验,研究不同退火态试样对微齿轮填充性能的影响,以及成形温度对微齿轮尺寸精度和力学性能的影响。利用光学显微镜、超景深显微镜、扫描电子显微镜对材料组织、模具质量和成形结果进行表征。结果 随着退火温度的升高,T2紫铜的晶粒尺寸逐渐增大,维氏硬度逐渐降低。在微齿轮填充过程中存在明显的填充尺寸效应,600 ℃退火态试样填充效果最好。高温模锻获得的微齿轮齿顶圆平均直径为2 800.9 μm,与理论值2 800 μm仅相差+0.9 μm,而常温模锻获得的微齿轮齿顶圆平均直径为2 761.2 μm,与理论值2 800 μm相差?38.8 μm。与常温模锻成形的微齿轮相比,高温模锻成形的微齿轮尺寸精度得到了极大提高,但硬度出现了不同程度的降低。结论 随着晶粒尺寸的增大、加载速度的降低和成形温度的升高,T2紫铜的流动应力逐渐降低。600 ℃退火态试样填充性能最好,高温模锻可以成形出尺寸精度更高的微传动件,但其力学性能有所降低。最后,成功装配出可以平稳传动的微传动装置。     

ZL114A合金冷态焊接微观组织与力学性能

采用扫描电镜、能谱分析、金相显微镜、维氏硬度仪与WDW-100KN万能拉伸试验机研究ZL114A合金冷态焊接后的微观组织与力学性能,结合SYSWELD有限元仿真计算冷态焊接过程中的温度场分布。结果表明:ZL114A板片试样在20V,24A冷态焊接参数下,最大熔池直径为6mm,焊接峰值温度约为512℃;常规T6态平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度分别为334,276MPa,7.4%与68HV,经ZL114A冷态焊接处理后分别为156,108MPa,12.8%与60HV,强度分别降低53.3%与60.9%,伸长率提高72.9%,选用ZL205A冷态焊接与本体加工4mm圆孔性能基本相当,平均抗拉强度、屈服强度与伸长率约为232,218MPa与3.8%;T6态下沿晶界分布的初生与二元共晶Si相形貌主要呈球状,断裂机制以韧窝断裂为主,附带一定数量的沿晶断裂,经冷态焊接处理后的材料组织状态由T6态转变为固溶空冷态,ZL114A冷态焊接后沿晶界分布的Si相受焊接高温作用团聚在一起,Mg与Si元素叠加分布在晶界区域,Cu,V,Mn等元素在焊接加热过程中固溶进入初生α-Al基体内部,之后沿晶界析出部分Al2Cu强化相。     

25Cr2MolV钢高温螺栓断裂分析与恢复热处理

利用金相技术、力学性能试验及扫描电子显微镜断口分析研究了M120汽缸25Cr1MoV钢高温紧固螺栓断裂的原因。结果表明螺栓在长期高温工作条件下,网状碳化物沿晶界析出造成材料脆化,并且存在缺口产生应力集中,加上工人拆卸不当使其受到过载冲击力而断裂。经960℃正火、900℃正火及650℃回火的恢复热处理工艺能基本上消除网状晶界,改善微观组织,使螺栓有良好的性能。     

激光选区熔化AlSi7Mg合金的微观组织和力学性能

利用激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)成形技术对AlSi7Mg合金成形工艺进行研究,并对最佳工艺参数成形沉积态和热处理试样微观组织和力学性能进行分析。结果发现:沉积态试样抗拉强度、屈服强度和延伸率均明显高于铸态性能,横向试样分别达到435.78 MPa、299.23 MPa和14.36%。热处理对SLM试样的微观组织和力学性能影响很大,350℃、3 h退火工艺下,试样延伸率增加到30.83%,抗拉强度和屈服强度分别下降到210.35 MPa和152.01 MPa。本工作表明,可以通过改变工艺参数和热处理控制晶粒尺寸和形状,以获得所需微观组织和力学性能的合金。     

热成形淬火对QP1180/22MnB5激光拼焊板组织与性能的影响

目的 对QP1180和22MnB5激光拼焊板进行热成形试验,以解决超高强钢板材焊后的软化问题。方法 选择QP1180和22MnB5异种高强钢作为母材进行激光自熔焊,对焊后的激光拼焊板进行热成形试验,通过体式显微镜、扫描电子显微镜、液压拉伸试验机和维氏硬度计等手段,分析热成形前后激光拼焊板微观组织和力学性能的变化。结果 与焊态拉伸试样相比,热成形试样抗拉强度提高了135%,断后伸长率降低了55%,拉伸试样都在22MnB5母材处断裂,均为塑性断裂。在热成形后,对焊接接头进行组织分析,发现QP1180母材区马氏体含量增加,22MnB5母材区和临界热影响区组织由珠光体和铁素体转变为马氏体,焊接接头热影响区各亚区的组织均转变为大小不同的板条马氏体。硬度测试结果表明,焊态试样焊接接头的QP1180临界区存在软化现象,硬度值最低为335HV,22MnB5侧硬度值由母材处向焊缝升高,母材硬度最低为170HV;而在热成形后,QP1180临界区软化现象消失,硬度值趋于平缓,22MnB5母材处硬度比焊态试样硬度高了2倍。结论 与焊态试样相比,经热成形后激光拼焊板的焊后软化问题得到了解决。     

聚变堆包层第一壁缩比部件激光选区熔化成形研究

目的 研究激光选区熔化(SLM)成形第一壁缩比结构的组织性能。方法 以316L粉末为原材料,运用Inspire软件对不同成形姿势下第一壁缩比结构的应力与变形情况进行数值模拟,选择最佳成形姿势进行SLM成形,以控制整体变形,并对成形零件进行显微组织观察与力学性能测试。结果 实验结果表明,与立放和侧放2种成形姿势相比,平放时残余应力与变形最小,最大残余应力为29.68 MPa,最大变形量为0.29 mm。成形件微观组织呈现各向异性,x–y方向主要为粗大的胞状晶组织,z–x方向为细长的柱状晶组织。力学测试结果显示,x–y方向的抗拉强度为672.1 MPa,伸长率为48.2%,冲击韧性为100.6 J/cm²;z–x方向的抗拉强度为646.9 MPa,伸长率64.4%,冲击韧性为136.3 J/cm²。结论 组织的差异性主要是由扫描工艺与熔池内部复杂的温度场引起的,微观结构的各向异性会造成力学性能的差异,x–y方向的强度高于z–x方向的,z–x方向上的塑性韧性更高。     

激光选区熔化成形工艺对304L不锈钢冲击韧性的影响

目的 了解激光选区熔化(SLM)成形工艺参数对304L不锈钢冲击韧性的影响,从而得到304L不锈钢的最佳成形工艺参数。方法 对激光功率300~340 W,激光扫描速度800~1 500 mm.s^?1条件下的激光选区熔化成形304L不锈钢开展冲击试验,通过表面硬度、微观组织及断口形貌观察对冲击韧性的影响规律进行分析。结果 SLM成形304L不锈钢微观组织为跨越熔池生长形成的不规则柱状晶粒,成形工艺参数对试样表面硬度影响不显著;随着激光功率的增大和激光扫描速度的降低,304L不锈钢断面致密程度提高,孔洞类缺陷尺寸减少且数量减少,冲击韧性增大,冲击功最大值为141.9 J。结论 基于冲击试验结果,在激光体能量密度为100~140 J/mm³的条件下,304L冲击韧性稳定在138 J左右,为SLM成形304L材料的最佳成形参数区间。     

爆破振动峰值速度计算的优化研究

基于非线性数值分析思想,提出一种提高爆破振动峰值速度计算精度的方法,并借助MAT-LAB编程对其内部参数进行拟合求解。工程实践证明,此种优化方法明显优越于传统的萨道夫斯基经验公式和线性分析方法修正的萨氏公式,使爆破预测精度得到提高,进而为工程的防震减灾提供了更加可靠的依据。每个工程场地都存在一个最佳的装药量与爆心距指数比,建议修正《爆破安全规程》(GB6722-2003)所采用的萨氏公式中装药量与爆心距之间固定指数比的规定。此外,文中提出了一个适用于多排孔延时爆破振动速度预测模型的依据公式。     

五凹弧切边罩尾翼成形三维模拟研究

采用LS-DYNA3D软件对五凹弧切边罩爆炸成型弹丸(EFP)的尾翼成型过程进行了数值模拟,利用正交优化方法分析了该药型罩的战斗部结构参数对EFP的成型影响,并着重研究罩顶缘厚差对这种异形罩EFP成型性能的影响及规律;优化得到了口径为65 mm的变壁厚球缺形五凹弧切边罩EFP装药结构方案,该装药形成的EFP速度约为2 649 m/s、长径比约为4.5;形成的尾翼外形良好.     

3O钨-铜爆炸成形弹丸（EFP）药型罩制备技术研究

本文研究了30w—CuEFP药型罩的制备及成形性能。研究采用了普通钨粉、铜粉和超细钨铜复合粉制备两种不同的棒材,然后测试棒材的锻造性能,最后选用普通钨铜材料制备EFP药型罩。结果表明,采用普通钨粉、铜粉刺备的材料具有较好的压力加工性能。制备的30W—CuEFP药型罩的材料的致密度达98％理论密度,退火后材料的抗拉强度达到320MPa,延伸率达17％。     

起爆方式对变壁厚药型罩形成毁伤元影响的数值仿真

为获得起爆方式对变壁厚药型罩形成毁伤元的影响规律,采用有限元分析软件AUTODYN-2D对变壁厚药型罩装药结构在中心点起爆、环起爆、点环起爆和面起爆4种起爆方式下形成毁伤元的过程进行数值仿真研究。结果表明:采用不同的起爆方式,装药会产生不同的爆轰波形,变壁厚药型罩会分别形成向前压拢型EFP、向后翻转型EFP、准球形EFP和倒锥形EFP。4种不同形态的毁伤元最终速度相差不大,但达到飞行稳定的时间不同,采用中心点起爆形成的向前压拢型EFP所需时间最短。     

双层药型罩内罩开槽对EFP形成尾翼的影响？

为了研究内层药型罩周向对称开槽对爆炸成型弹丸（ EFP）形成尾翼的影响,利用LS-DYNA显示动力分析有限元程序,采用Lagrange算法,对双层药型罩聚能装药的成型过程进行数值模拟。对不同开槽参数的数值模拟结果进行对比分析,选择数值模拟最佳结果进行试验验证。数值模拟与试验研究所得结论基本吻合。结果表明：内层药型罩周向对称开槽结构能够形成带尾翼的串联EFP。当L/Da ＝0.20、W/Da ＝0.05时（ Da 为装药直径,L为开槽长度、W为开槽宽度）,前后EFP长径比最大,带尾翼的串联EFP的成型效果最佳。     

药型罩结构对环形爆炸成型弹丸形成的影响

针对截面呈弧锥结合状的变壁厚环形药型罩结构,应用非线性有限元软件完成了爆炸载荷下弧锥结合罩形成环形爆炸成型弹丸（EFP）过程的数值模拟。与等壁厚、环锥形、环球形三种情况进行了对比,分析了曲率半径和锥角两种因素对环形EFP成型的影响。结果表明：合理调节药型罩壁厚能有效降低内外罩径向速度差,获得竖直向下的环形EFP;环弧锥结合形EFP比环锥形EFP成型好、速度高、材料利用率高,比环球形EFP密实度好、侵彻能力强;曲率半径和锥角在选择上可进行优化,为进一步研究提供了参考。     

The solidification process of highly undercooled bulk Cu-O melts

The effect of undercooling on grain structure was investigated in pure copper and alloys up to Cu 0.39wt% 0 (eutectic composition), in which grain refinement does not occur at any degree of bath undercooled when the oxygen content is less than 300 p.p.m. Grain refinement occurs in these alloys when the oxygen content exceeds about 300 p.p.m. and the undercooling prior to nucleation exceeds 100 K without quenching. Fragmentation affects primary, secondary and tertiary dendrite arms during and after recalescence. Quenching after recalescence at various solidification times retains transient grain structures. When the sample, which should have achieved complete grain refinement by furnace cooling, is quenched immediately after nucleation, the structure shows a trace of radiating fan-shaped grains originating from a single point of nucleation.     

铜含量对燃烧合成TiB2-Cu基金属陶瓷组织和性能的影响

利用自蔓延高温燃烧合成结合准热等静压技术制备了不同Cu含量的TiB2-Cu基金属陶瓷.为了得到金属粘结剂的最佳含量,研究了Cu含量对TiB2-Cu基金属陶瓷热力学、微观组织和性能的影响.在Ti-B-Cu体系的燃烧合成过程中,可能存在TiB2、TiB和TiCu三个相.热力学计算结果表明TiB2是最稳定的相.随着Cu含量的增加,TiB2-Cu基金属陶瓷的绝热温度(Tad)和燃烧温度(Tc)逐渐降低.燃烧温度会影响产物中陶瓷相的形貌,TiB2颗粒的尺寸随金属含量的增加而减小.TiB,-Cu基金属陶瓷的硬度(HRA)和弯曲强度随着Cu含量的增多均呈现先增加后降低的趋势,最大值分别对应20wt.%和40wt.%的Cu含量.随Cu含量的增加,TiB2-Cu基金属陶瓷的孔隙率由于金属Cu良好的流动性而呈下降趋势,断裂韧性则呈逐渐上升的趋势.材料的韧化机制为裂纹尖端塑性钝化机制和裂纹偏转机制.TiB2-Cu基金属陶瓷的最佳金属粘结剂含量位于40wt.%～50wt.%.     

Age hardening of EN AW 2014 alloy extruded in the semi-solid state

Response to T6 heat treatment of thixoextruded EN AW 2014 aluminium alloy was investigated in the present work. Extrusion of a 2014 slug heated to a liquid fraction of 15%, takes place in the semi-solid state until the liquid fraction in the final part of the slug is reduced via segregation to a level where semi-solid forming is no longer possible. Hence, the final part of the slug is extruded in the solid-state with a concurrent recrystallization process. This process has produced two distinctly different structures at the front and rear ends and an unexpected hardness profile in T6 temper along the length of the thixoextruded rod. The response to T6 heat treatment of the globular front has been age hardening as usual. The inferior age hardening potential with respect to the hot extruded counterpart is attributed to the grain boundary Al₂Cu phase which has grown too coarse via liquid segregation to be readily solutionized at typical solutionizing temperatures. The rear end of the extrudate on the other hand, has softened upon T6 heat treatment owing to Cu depletion and a fully recrystallized structure.