7A04-T6铝合金中性盐雾腐蚀初期性能

7A04-T6铝合金被广泛应用于航空领域,目前对其大气腐蚀初期行为的报道较少。对7A04-T6铝合金进行了4~48 h的连续中性盐雾腐蚀,采用失重法和动电位极化曲线法对其初期腐蚀规律和行为进行了研究,利用扫描电镜(SEM)对腐蚀初期的表面形貌进行了观察,并对不同腐蚀时间的试样进行了拉伸。结果表明:7A04-T6铝合金盐雾腐蚀初期,从点蚀开始,随着腐蚀时间的延长逐渐发展为剥蚀;腐蚀动力学遵循指数增长规律;盐雾腐蚀后抗拉强度降低,腐蚀时间越长,抗拉强度下降越明显。     

转速对水下搅拌摩擦焊接7A04-T6铝合金组织与性能的影响

对7A04-T6铝合金板进行水下搅拌摩擦焊接(FSW),研究转速对水下FSW接头组织和力学性能的影响。结果表明:水下FSW接头的硬度最小值均位于热机械影响区。高转速条件下(950r/min)接头的硬度分布呈现"W"形,焊核区平均硬度值高于低转速条件下(475,600,750r/min)接头的硬度值。当焊速恒定为235mm/min,转速从475r/min提高到750r/min时,接头焊核区的析出相随转速的增大逐渐粗化,接头抗拉强度系数从89.71%降低到82.33%;当转速升高到950r/min时,析出相发生固溶时效,呈现细小弥散的分布特征,接头的强度系数提高到89.04%。接头具有较高的应变硬化能力,塑性伸长率较高。水下FSW接头的拉伸断口均呈现微孔聚合和解理混合断裂特征。     

长杆弹对金属靶板侵彻的有限元数值模拟

本文针对长杆对金属靶板的贯穿过程进行了二维数值模拟,给出并讨论了侵彻过程中的主要物理图象。计算结果指出,剩余弹重和残余速度与实验测量结果基本一致。另外,还集中讨论了滑移面和滑移面再定义技术中的一些数值方法问题。     

7A04铝合金构件深冷处理过程瞬态温度场的数值模拟

建立了7A04铝合金构件深冷处理过程瞬态温度场的有限元模型,对7A04铝合金材料在低温状态下的若干物性参数进行了实验研究,并运用温度场反算法分别得到了铝合金试件与低温（热）介质之间的传热系数。运用ABAQUS6．5有限元软件,对7A04铝合金构件瞬态温度场的数值结果表明,在淬火、深冷与上坡淬火过程中,构件上端部位存在很陡峭的温度梯度。     

动能弹侵彻多层陶瓷靶板数值模拟研究

结合试验对钨合金长杆弹垂直侵彻多层陶瓷靶板进行了三维数值模拟,得出了侵彻的物理图像及各种参量的变化规律.模拟结果中,后置钢靶剩余穿深和陶瓷破碎锥形状与试验基本一致.对于多层陶瓷靶板,每一层都会有漏斗形的破碎锥出现,且这些破碎锥的形状基本一致.随着陶瓷层数的增多,弹体的速度和动能下降速率逐渐变小.比较了相同厚度的多层和单层陶瓷靶板的抗弹性能,结果表明两者的陶瓷破坏形式不同,多层靶板的抗弹性能要优于相同厚度的单层陶瓷靶板,且仅在一定厚度范围内这种优势才较为明显.     

7075-T651铝合金靶板剪切冲塞的试验和数值模拟研究

为揭示在断裂准则中引入Lode角的必要性,在一级轻气炮上开展了刚性平头弹侵彻7075-T651铝合金靶板试验,获得了靶板的断裂行为和弹道极限;通过圆棒试样拉伸试验和平板试样剪切试验,标定了Johnson-Cook(JC)本构模型和断裂准则参数和一种Lode角相关的断裂准则;运用ABAQUS软件,分别采用Lode角相关和无关断裂准则对试验进行了三维数值模拟,并对Lode角的影响进行了分析。结果表明:在刚性平头弹撞击下,7075-T651铝合金靶板发生剪切冲塞破坏;7075-T651铝合金的断裂与Lode参数相关,剪切带中初始失效材料的应力三轴度低于0且Lode角接近0,用圆棒拉伸试验标定的JC断裂准则高估了断裂应变;采用JC断裂准则预报的断裂行为与试验有较大差别,得到的弹道极限比试验值高大约42%;采用Lode角相关断裂准则得到的弹道极限与试验结果吻合较好。     

层状复合结构抗侵彻性能试验与数值模拟

为研究3层及以上层状复合结构和金属丝缠绕材料(Entangled metallic wire material,EMWM)夹芯复合结构的抗侵彻性能,本文设计了4种复合结构:碳化硅陶瓷/超高分子量聚乙烯/钛合金(SiC/UHMWPE/TC4)、SiC/TC4/UHMWPE、SiC/UHMWPE/EMWM/TC4和SiC/...     

高速长杆弹对陶瓷装甲侵彻的数值模拟

利用三维非线性动力有限元程序LS-DYNA3D,建立了高速钨质长杆弹对多层陶瓷装甲侵彻的有限元分析模型,描述了侵彻全过程的有关物理和力学现象,对进一步研究陶瓷装甲防护及弹体侵彻性能具有一定的参考价值。     

铝合金三角形波纹夹芯板抗平头弹冲击的损伤特性研究

为研究铝合金三角形波纹夹芯板受到平头弹冲击后的损伤形式与抗冲击性能,利用一级气炮对铝合金三角形波纹夹芯板的两种冲击位置进行冲击试验。根据试验数据,对比分析三角形波纹夹芯板及等面密度单层板的弹道极限速度与耗能,并结合有限元仿真分析夹芯板的动态损伤过程、动态载荷响应及损伤机理。研究结果表明,三角形波纹夹芯板损伤形式为剪切破坏、撕裂破坏与弯曲变形。波纹板的抗冲击性能低于等面密度的单层板,并且波纹板节点位置的抗冲击性能高于基座位置。当弹体冲击速度较低时,波纹板的耗能低于单层板,随着冲击速度增加,波纹板节点位置的耗能高于单层板,基座位置的耗能与单层板相近。此外,波纹板的动态载荷响应与失效机理均受到冲击位置与弹体冲击速度的影响。     

7A04铝合金应力腐蚀敏感性及裂纹萌生与扩展行为

采用相移和电化学阻抗谱相结合的方法研究慢应变速率拉伸过程中7A04铝合金在pH=1,4,7,12的3.5%NaCl溶液中应力腐蚀裂纹的萌生和扩展规律,并利用电化学噪声法验证该方法的可行性。结果表明:溶液腐蚀性越强,7A04铝合金的应力腐蚀开裂敏感性越大;pH=1条件下,相移法测得裂纹在1h时开始萌生,在4.5h明显扩展,由电化学阻抗谱分析得到裂纹的萌生和扩展不是连续的,而是分阶段进行;电化学噪声法的测试结果为裂纹在3000~5000s时开始萌生,在13500~22500s扩展明显,伴随出现明显周期性的电流和电位噪声峰。     

超声冲击纳米化对7B04高强铝合金疲劳性能的影响

探讨了超声波冲击表面纳米化作用后对7B04高强铝合金疲劳性能的影响,研究得到,应用超声波冲击表面纳米化技术,使7B04高强铝合金表面得到晶粒度10-50nm的纳米层,层厚约为20-50μm,并形成了由表面向里层的晶粒尺度从小到大的梯度结构,而且晶粒取向与冲击行走方向具有趋向一致性,超声波冲击作用于试样表面后形成了约为200Mpa的残余压应力层,使原来潜在的、或已存在的微小表面裂纹被压合,可提高7B04高强铝合金材料的疲劳寿命5-10倍。     

当量加速腐蚀条件下7B04-T6高强度铝合金疲劳裂纹扩展规律研究

基于编制的机场环境加速试验谱,针对关键结构高强度铝合金件进行当量腐蚀试验,在实验室条件下成功地模拟和再现了服役环境条件的腐蚀损伤,借助复型法观测得到了腐蚀损伤的演化规律;通过预腐蚀疲劳试验和疲劳断口扫描电镜定量分析,得到了裂纹长度a与循环次数N数据集,分析了裂纹扩展速率da/d N与应力强度因子幅值ΔK的对应关系,定量表征了不同程度腐蚀损伤对疲劳裂纹扩展行为的影响规律.结果表明,在腐蚀初期,疲劳裂纹扩展过程中有经典的小裂纹扩展阶段;随着腐蚀损伤的加重,小裂纹行为不明显;腐蚀损伤越严重,疲劳裂纹扩展速率越快,结构抗疲劳性能显著退化.     

SiCP/Al功能梯度装甲板抗侵彻性能的试验与数值模拟

采用粉末冶金方法制备碳化硅陶瓷颗粒(SiC_P)增强金属铝基复合材料板(MMCs), 并采用热压扩散法制备功能梯度装甲板(FGM)。利用高速冲击空气炮系统, 对纯铝靶板和两种不同铺层结构的功能梯度装甲靶板进行侵彻试验, 并利用LS-DYNA软件对侵彻试验过程进行数值模拟分析, 同时考察等厚、 等面密度下SiC颗粒分布对抗侵彻性能的影响。研究结果表明, 功能梯度板的抗侵彻性能比纯铝板好, 而两种不同铺层结构功能梯度板的抗侵彻性能相差不大。数值计算结果与现有试验结果取得了较好的一致, 说明了数值模拟的有效性。从数值计算结果可以看出, 层状功能梯度板比等厚、 等面密度均质复合材料靶板的抗侵彻能力好, 并可近似地认为等厚、 等面密度下多层功能梯度板的抗侵彻性能对颗粒分布不敏感。     

沉积颗粒对7N01-T6铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

利用自主设计的实验方法,结合疲劳裂纹扩展速率测试以及断口微观形貌观察研究了R=0.1和R=0.5两种应力比下,石墨和氧化铝沉积颗粒对7N01-T6铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:在两种应力比条件下,裂纹扩展Ⅰ、Ⅱ阶段中,合金在石墨颗粒环境下的疲劳裂纹扩展速率均最快。当R=0.5时,在裂纹扩展Ⅰ、Ⅱ阶段,合金在氧化铝颗粒环境下的疲劳裂纹扩展速率最慢。当R=0.1时,在应力强度因子ΔK15 MPa·m~(1/2)阶段,合金在氧化铝颗粒环境下的疲劳裂纹扩展速率最慢,在ΔK=15～30 MPa·m~(1/2)阶段,合金在氧化铝颗粒环境和大气环境下的疲劳裂纹扩展速率相当。石墨颗粒环境下合金疲劳裂纹扩展速率的增加是由于石墨颗粒的润滑作用降低了疲劳卸载过程中的裂纹闭合效应。氧化铝颗粒环境下合金疲劳裂纹扩展速率的降低是由于氧化铝颗粒在断面的沉积增强了疲劳卸载过程中的裂纹闭合效应。     

7A04铝合金动态再结晶的临界应变研究

通过Gleeble热力模拟获得了7A04铝合金恒温和恒应变速率条件下的压缩应力-应变曲线,温度范围和应变速率范围分别为350～450℃和0.01～10s-1。在峰值应力的双曲正弦模型基础上,测定了7A04铝合金热变形激活能Q;并利用加工硬化率θ和Sellars模型结构,自主建立了7A04铝合金动态再结晶的临界应变本构模型。结果表明:由动态再结晶临界应变本构模型得到的结果与Gleeble热力模拟实验结果基本吻合,该本构模型可较准确地预测7A04铝合金热成形过程中的动态再结晶发生的临界点。     

周期凝露和二氧化硫环境对7A04铝合金腐蚀行为的影响

使用扫描电镜、交流阻抗谱和扫描开尔文探针等手段研究了7A04铝合金在周期凝露和二氧化硫条件下的腐蚀行为和规律。结果表明,7A04铝合金在周期凝露和二氧化硫环境中的腐蚀主要是薄液膜下的大气腐蚀,随着时间的延长腐蚀产物不断增多,腐蚀失重的数值增大,腐蚀产物的形貌呈点状或团状,主要是氢氧化铝和硫酸铝水合物;腐蚀类型主要为点蚀,局部有轻微剥蚀;交流阻抗拟合数值显示,在试验的初期7A04铝合金的腐蚀速率急剧下降,后期逐渐趋于平缓;表面电位分布图谱显示,材料表面的腐蚀电位呈升高趋势,至240 h后趋于稳定,7A04铝合金的腐蚀溶解,与其组织和组成分布密切相关。     

陶瓷/纤维复合装甲抗弹丸侵彻性能的试验与数值模拟研究

本工作研究了由碳化硼(B4C)/碳纤维(CF)/超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)组成的复合装甲对抗7.62 mm穿甲燃烧弹的抗侵彻性能.通过实验和数值模拟,系统地研究了陶瓷复合装甲各层对弹丸的作用机理.首先将模拟与实验结果进行比较,验证了模拟方法的可靠性.在此基础上,开展了陶瓷复合装甲的陶瓷面板的材料/厚度数值模拟研究,分别采用氧化铝(Al2 O3)、碳化硅(SiC)、碳化硼(B4 C)作为陶瓷面板,研究了不同厚度陶瓷板的吸能效率,结果表明,以B4 C陶瓷作为面板,当其厚度为10 mm时所得复合装甲的防弹性能最佳.     

金属网增强遮弹层抗高速弹体侵彻的数值研究

基于验证的数值模型从弹体侵彻深度、弹坑直径、局部破坏情况和能量变化等方面对金属网增强遮弹层抗高速弹体侵彻的冲击响应进行参数化研究,涉及的参数包括:金属网布置形式、金属丝丝径、金属网孔径和金属网层数.研究表明:在素混凝土遮弹层中加入金属网可以有效降低弹体侵彻深度和剩余速度、减小弹坑直径、改善局部破坏情况、加快弹体初始动能...     

分层对TC4钛合金板抗平头弹撞击失效特性的影响

使用Abaqus/Explicit有限元分析软件,开展平头弹撞击不同厚度双层TC4钛合金板数值模拟,研究双层TC4钛合金板撞击失效特性与失效模式随厚度变化规律及机理.通过对比撞击试验与仿真结果,验证数值模型和参数的有效性.在此基础上与等厚度单层TC4钛合金板的抗侵彻性能进行对比,结果表明,对于12.68 mm直径的平头...     

加筋板架和均质靶板抗截卵形动能弹穿甲数值模拟研究

舰舷结构在高速冲击载荷作用下的穿甲是非常复杂的高度非线性动态响应过程,介绍了穿甲过程中的基本理论和MSC/DYTRAN的数值解法,以舰舷结构为目标,对截卵形弹头贯穿均质靶板和加筋靶板的实验过程中的几个典型工况进行了数值模拟研究,研究结果表明,数值方法模拟穿甲过程是可行的。另外,还研究不同屈服应力和硬化模量的靶板材料、板厚和弹体初速度对弹体剩余速度和靶板能量吸收的影响。