30CrMnSiNi2A钢在不同应变率下的力学性能研究

选用30CrMnSiNi2A钢的3组试样:正火处理,硬度为19(标号1)、860℃淬火200℃回火,硬度为49(标号2)、860℃淬火600℃回火,硬度为34(标号3),在电子万能材料实验机和SHPB动态测试装置上进行不同应变率下的静态压缩和动态冲击实验。结果显示,30CrMnSiNi2A钢屈服强度具有一定的应变率敏感性。根据静态、动态实验结果,结合Perzyna公式,得到3组试样钢屈服强度与应变率之间的关系式。进一步利用实验结果,结合Johnson-Cook模型拟合出3组试样钢的本构方程,通过拟合方程得到的应力-应变曲线与实验所得应力-应变曲线非常吻合,表明该方程能较好描述试样的本构关系。     

双缺口剪切法测定动态屈服强度

本文在对双方形缺口颈处受剪力情况下变形理论分析的基础上,设计了双缺口剪切试样来测定材料的动态剪切屈服强度。试验结果证明:在同样的加载速率下,双缺口剪切试样可以获得更高的应变率,所得结果可靠,且试验简单易行。     

钢的屈服强度与激活能

研究了１６Ｍｎ钢在较大范围温度和应变速率下的屈服强度以及激活能与应力的关系。屈服强度和对数应变速率分阶段呈线性关系，且随温度降低和应变速率升高而升高。外加应力对激活能无影响，但增加温度使其升高。通过拟合分析，获得屈服强度和温度、应变速率以及激活能的关系，该关系可以获得与试验较为理想的吻合。     

30CrMnSiNi2钢制薄壁壳体的冷温复合成形技术研究

通过变形工序的合理安排以及变形程度的合理分配,设计合理的原始坯料形状,采用适宜的冷、温锻模具结构,获得了一种能够用于大批量工业生产的超高强度钢30CrMnSiNi2制薄壁壳体的精密成形工艺。从而解决了超高强度钢制薄壁壳体制造过程中的关键技术难题,为宇航、兵器等行业普遍采用的这类薄壁壳体零件的研究和生产提供了一种实用、高效、经济、可靠的精密成形工艺。     

结构钢动态屈服机制的研究

在Hopkinson压杆上测量不同组织结构钢的动态屈服强度,分析了动态性能与冲击速度的关系并观察其微观组织.得到冲击速度与屈服强度的关系,并初步明确了动态强化的机制.结果表明,冲击速度上升,动态屈服强度上升;上升程度决定于组织而不是强度.冲击时孪晶的优先出现是动态屈服强度上升的主要因素.     

极限穿透速度与靶板材料动态屈服强度

以钨球侵彻装甲板试验研究结果为依据，运用牛顿第二定律，对不同弹靶条件下靶板材料的动态屈服强度进行了计算．结果表明，靶板材料的动态屈服强度并非常数，而与靶板厚度有直接关系，进而对极限穿透速度计算公式中靶板材料动态屈服强度一项进行修正，采用修正公式可获得与试验数据相符的结果．     

加载速率对30A钢断裂韧性的影响

采用裂纹尖端张开位移 (COD)实验及Hopkinson压杆实验技术研究了 30A钢在不同加载速率下的断裂韧性特征 ;采用扫描电镜研究了 30A钢在静态和动态下的微观断裂特征 ,得出加载速率对 30A钢断裂行为的影响规律 ,并用位错贫化带理论解释了不同加载速率下材料微观断裂机制的变化。     

冲击载荷下锰铜计的动态屈服强度

埋入材料中的应力计在动态载荷下的响应是动态测试领域中一个重要的课题。箔式锰铜应力计在动态载荷下的屈服强度能够通过分析其标定曲线得到，这一分析方法利用了ReSenbergZ和Partom Y推导的锰铜电阻变化的基本关系式，适用于应力计在加载中处于塑性增强的阶段。本文通过平板撞击实验得到了箔式锰铜计在1．5～9．0GPa范围下的动态屈服强度，与国外数据比较，结果较为吻合。     

616装甲防弹钢动态冲击下的性能研究

从动态力学性能方面研究22SiMn2TiB-(616)高强度装甲钢的防弹性能。鉴于不同的应变率可得到区别较大的动态屈服强度,在SHPB(霍普金森压杆)实验的基础上,测试不同应变率和温度对616装甲钢力学性能的影响,撞击616装甲钢试样材料得到相应的应变率-应变曲线,观察冲击后其显微组织变化情况,并与原材料进行对比。结果表明:微光组织中出现白色光亮的ASB(绝热剪切带);同时组织中还出现相应的回火组织,验证应变率对动态压缩屈服强度有较大影响。     

DH36钢中的动态应变时效特性

利用准静态试验机和Hopkinson压杆装置对DH36钢在不同应变率和不同温度下的塑性流动应力进行试验研究。结果表明:预应变温度对DH36钢的力学性能有显著的影响;在动态应变时效温度区,出现时效强化所需时间较短;DH36钢塑性流动中出现的动态应变时效是由于温度和变形达到一定程度时,曾在林位错周围形成的溶质气团会沿着聚合的林位错通过管道扩散到运动位错处,并在位错附近形成溶质气团连续对位错形成拖曳,阻碍了位错运动,同时,在高温出现珠光体片间距减小,相界面增多,对位错运动的阻碍增大,因而也会导致塑性流动阻力提高。     

两种超高强度钢的拉伸力学性能研究及断口分析

利用CSS4410型电子万能材料试验机和Hopkinson拉杆研究这两种材料在室温下应变率范围在0.001～3 300 s-1的拉伸力学性能,结果表明:两种材料在不同应变率拉伸载荷下均有明显的应变硬化和颈缩现象;两种材料均表现出较强的应变率敏感性,并且材料Ⅰ的应变率敏感性强于材料Ⅱ。最后利用扫描电镜(SEM)对两种材料应变率在0.001 s-1和3300 s-1下的拉伸断口进行观察,发现试样的断口形貌均为杯锥状,剪切唇区的面积比例随应变率的提高而增大,表现出一定的应变率相关性。     

低合金超高强度钢的绝热剪切带分析研究

测量了中碳Cr-Ni-Mo-V系低合金超高强度钢中绝热剪切带(ASB)及其周围金属的显微硬度,观察了其微观组织。结果表明:绝热剪切带的硬度远高于基体的硬度,达700～830HV0.05,为多孔状的非晶组织;紧靠ASB的是窄的过渡带,为重新生成的细小的马氏体组织;外层则是宽约20μm的软化带,为较高温度下的回火马氏体组织,其硬度低于基体。     

高速破片对半无限厚钢靶的侵彻试验研究

进行了典型高速破片对半无限厚45号钢靶侵彻试验,并根据Tate-Alekseevskii弹体侵彻模型及理想刚塑性材料模型假定,推导了高速破片冲击下,半无限厚钢靶的侵彻深度计算公式,提出了靶体的抗侵彻阻力以及靶体材料动态屈服强度的计算方法,计算侵彻深度与试验结果吻合良好。结果表明:半无限厚45号钢靶的抗侵彻阻力约为5.246倍静态屈服强度;在平面应变侵彻条件下,当弹速为500～1300m/s时,45号钢的动态屈服强度约为静态屈服强度的2.998倍;弹体的临界侵彻速度为319.9m/s,冲击速度小于临界侵彻速度时不会发生侵彻。     

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。     

弹丸倾斜入射时40CrNi2Mo钢抗弹性能研究

为了研究弹丸倾斜入射时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。观察钢板以不同倾斜角度放置时出现的损伤形貌,评定了安全角,并测量背凸高度,弹坑长度和深度,分析不同抗拉强度钢板在倾斜入射时的穿甲机理。结果表明,安全角随着抗拉强度的升高,呈现非单调变化的趋势。抗拉强度在1470MPa以下的钢板被倾斜击穿时,弹丸动能的大部分消耗在开坑和塑性扩孔阶段,安全角随抗拉强度升高而减小。抗拉强度超过1700MPa的钢板,其击穿弹坑仅有开坑区和冲塞破坏区,安全角再次随着抗拉强度的升高而减小。     

不同硬度弹丸对中厚靶板作用的试验研究

弹体材料的热处理硬度对弹丸的侵彻性能有着重要的影响。通过3种不同硬度的30CrMnSiNi2A弹丸,在低速下对船用钢板进行侵彻试验。试验结果表明:弹材硬度在HRC41~47范围内,弹头部的破碎程度随着其硬度的提高而降低;下限硬度弹丸的动能主要消耗在弹头部自身的破碎过程中,基本上不能在靶板上形成侵彻孔道;上限硬度弹丸动能主要消耗在对靶板的扩孔过程中,并且弹体的破碎主要发生在弹靶碰撞初期,当弹丸头部进入靶板后,基本不会再发生破坏,弹丸的侵彻能力也随着弹体硬度的提高而提高。研究结果可为弹靶作用分析和相关设计提供重要的参考价值。