变形对钨合金微观组织性能及绝热剪切敏感性的影响

含有两相且质量分数为90％～97％的钨合金具有高密度、高强度和较高的延展性。钨合金的显微组织、力学状态对绝热剪切行为有很大影响。综述了前人的研究工作，得到如下结论：随着钨颗粒变形程度增加，钨合金强度增加。纤维化程度越高，各向异性越明显，在径向动态压缩时容易产生绝热剪切。预扭转试样钨颗粒呈椭球状，椭球状钨颗粒长轴方向与最大剪应力方向一致时，绝热剪切易于发生，“自锐”现象明显，侵彻能力较强。变形方法、变形量及材料变形后的晶粒取向的研究，将有助于材料绝热剪切机理的研究。     

Y2O3对93WNiFe合金自锐性的影响

为了提高传统93WNiFe合金在侵彻装甲时的自锐化能力，采用粉末冶金的方法，在传统93WNiFe合金中加入了少量的Y2O3，经过1200℃氢气氛中预烧和1480℃烧结以及1100℃的真空退火热处理后烧结成为93W-Y2O3合金，其密度达到了理论密度的98．74％。静态力学性能测试结果表明：室温下抗拉强度为891MPa，延伸率为20％，保证了其作为穿甲弹战斗部用钨合金材料的基本力学性能；动态力学性能测试结果表明：在应变为0．28，应变率为3500s^-1时，93W-Y2O3合金内部出现了明显的裂纹及大量的微裂纹，而裂纹源正是起始于粘结相中的Y2O3陶瓷相。因此，在93W合金粘结相中形成的弥散Y2O3陶瓷相，可以作为钨合金中微裂纹的萌生源来诱发钨合金的剪切失效，进而可以提高对绝热剪切不敏感的93WNiFe合金材料的自锐化能力。     

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     

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。     

粉末烧结钨合金材料的绝热剪切变形局域化实验研究

在分离式Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆装置上对斜圆柱粉末烧结钨合金试件进行了冲击实验,实验中观察到试件的宏观破断现象;用光学和扫描电子显微镜观察到钨合金中出现绝热剪切带这一变形局域化现象。实验结果表明,钨颗粒的形状和空间取向对钨合金剪切变形形式有明显的影响。     

钨合金在高速加载条件下的动态力学性能和失效机理

钨合金与贫铀弹相比,在穿甲过程中由于形成“蘑菇头”而不能形成很好的绝热剪切带而使其穿甲性能不及贫铀弹.钨合金在高速冲击加载下的动态力学性能和失效决定着钨合金穿甲性能,为此,本文综述了十多年来国内外对钨合金在高速冲击加载下的动态力学性能和失效机理的研究现状.     

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。     

高应变率下铀铌合金的断裂组织特征

对经过内部爆破加载后产生的U-Nb合金破片进行了断口形貌、金相组织等微观分析。结果表明：U-Nb合金在爆炸加载下的断裂方式为剪切断裂；破片组织内部发现因高速应变引起的大量的绝热剪切带，靠近绝热剪切带的基体晶粒发生明显的拉长变形：破片中存在大量的微裂纹，裂纹沿着绝热剪切带扩展，当与沿壳体环向的拉应力形成的纵向主裂纹相交汇时，形成破片。     

穿甲过程中钨合金杆式弹失效模式及数值模拟

为深入研究钨合金杆式弹穿甲侵彻过程中的变形、失效模式,利用扫描电镜和有限元数值模拟,观测、分析钨合金残余弹芯头部剖面显微组织的变形演化。结果表明:穿甲侵彻过程中,钨合金弹芯头部发生剧烈的塑性变形而呈"蘑菇头"形状,钨晶粒被严重压扁,表出现良好的动态塑性。弹芯"蘑菇头"前端垂直侵彻方向1mm处产生绝热剪切带,剪切带内W颗粒和W-W界面上均有微裂纹产生,并表现出溶化现象。数值模拟表明,钨合金在侵彻过程中"蘑菇头"不断形成和脱落,弹芯因此发生销蚀而逐渐变短。弹芯"蘑菇头"处材料剧烈变形如同塑性流动,变形局部化主要出现在"蘑菇头"两侧边缘或前端垂直于侵彻方向处。     

中温变形下TC4合金绝热剪切带研究（英文）

研究了TC4合金在中温变形过程中形成的绝热剪切带,应变速率为50 s-1,变形温度为560~660 oC。结果表明变形温度对绝热剪切带的形成有很大影响。剪切带宽度随着变形温度的升高从85μm增加至140μm。因为发生了加工硬化和绝热剪切带中产生的细晶强化作用,绝热剪切带对应的维氏显微硬度比基体高。讨论了绝热剪切带中微观组织演变规律,大应变以及高温使得绝热剪切带中发生了动态再结晶,形成了等轴的再结晶晶粒,再结晶晶粒尺寸为200 nm左右。本研究中形成的绝热剪切带具有形变剪切带和相变剪切的特点。     

Adiabatic Shear Band of TC4 Alloy during Warm Comp- ression

研究了TC4合金在中温变形过程中形成的绝热剪切带,应变速率为50 s-1,变形温度为560~660 oC。结果表明变形温度对绝热剪切带的形成有很大影响。剪切带宽度随着变形温度的升高从85μm增加至140μm。因为发生了加工硬化和绝热剪切带中产生的细晶强化作用,绝热剪切带对应的维氏显微硬度比基体高。讨论了绝热剪切带中微观组织演变规律,大应变以及高温使得绝热剪切带中发生了动态再结晶,形成了等轴的再结晶晶粒,再结晶晶粒尺寸为200 nm左右。本研究中形成的绝热剪切带具有形变剪切带和相变剪切的特点。     

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.     

钨基复合材料的高应变速率行为

在最近几年里，人们对钨基重合会产生了愈来愈大的兴趣．由于它们的高密度、高强度和塑性，这类合金是制造穿甲弹头的理想材料．但是，由鹤重合金做成的功能穿甲弹头显示出有限的性能，其主要原因是弹头的过份召荡形状，这与该合金的剪切应变局部化有关．正是由于这种原因，必须开发能够克团剪切变形局部化的，新型的鸿基复合材料．作为查明局部化行为的第一步，则是确定鹤基复合材料在动力学载荷状态下的力学性能和机械行为．事实证明，穿甲材料在高达ZGP～＆3P8的液回压力下经受了极高应变速率（10K一m书）下的剪切变形．据报道，美国约…     

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.     

高速冲击下钢板的微观组织及绝热剪切带

用烧结的钨合金弹丸垂直冲击45钢与30CrMnMc钢两种钢板，45钢钢板穿孔周围的微观组织沿径向可分为熔化快凝层、再结晶细晶层、变形细晶层，形变层及正常基体组织，该材料中没有发现绝热剪切带．30CrMnMo钢板穿孔周围的微观组织表面是熔化快凝层，其下是扩散层、形变层和基体组织，钢中形成了几类绝热剪切带，由于冲击波和反射波的作用、复杂的塑性变形及侵彻过程本身的原因，它们具有不同的方向和宽度冲击45钢钢板和30CrMnMo钢钢板的弹丸的变形形式相差很大，冲击45钢钢板的弹丸被墩粗且损耗较慢，冲击30CrMnMo钢钢板的弹丸为剪切变形，损耗速度快．分析表明，绝热剪切带的发生与材料的强度、冲击下材料的应变量有关．     

钨基高密度合金的研究进展

高密度钨合金在军工中取代铀作为动能穿甲弹材料具有广阔的应用前景。本文讨论了钨合金的力学性能与显微结构的关系，总结了影响显微结构的各种因素对提高高密度合金的综合力学性能的若干方法。     

液力挤压法制备新型钨合金穿甲弹芯材料技术

采用液力挤压法制备新型钨合金穿甲弹芯材料，较常规钨合金材料变形加工技术相比，其最大优势是仅通过一次变形可使钨合金材料的性能得到大幅度提高。可对现役、在研各口径、各长细比钨合金穿甲弹进行技术改造和移植。为钨合金穿甲弹芯材料的变形加工提供新的有效技术途径。     

Effect of Titanium Content on the Microstructure and Mechanical Properties of Tungsten-Titanium Alloy

采用粉末冶金方法制备了4种钛含量分别为0.5%,1.0%,1.5%和2.0%的新型钨钛合金,分析了钛含量对钨钛合金微观组织以及高应变率加载条件下的动态力学性能的影响机理。结果表明,钛颗粒以不同形貌分布于钨合金的镍铁粘结相中,钛颗粒直径是影响钛颗粒微观形貌的主要因素。当钛颗粒直径大于20μm时,钛颗粒中存在大量微观孔洞。钛颗粒在粉末冶金液相烧结过程中没有发生熔化以及溶解现象,但与钨颗粒和粘结相的界面结合较好。霍普金森压杆动态压缩实验结果表明,当动态加载应变率为3700s-1时,钛含量为0.5%的钨钛合金具有较高的动态压缩屈服强度,而当钛含量由1.0%增加到2.0%时,动态压缩屈服强度减小趋势减缓。钛含量为2.0%的钨钛合金在高应变率加载条件下,在于轴向成45°方向上出现绝热剪切带。在绝热剪切带内部,钛颗粒发生伸长变形并且钛颗粒中的微观孔洞相互连接导致钛颗粒碎化。由于钛具有较低的导热率,与钛相连的钨颗粒热软化区温度身高幅度要高于常规钨-镍-铁合金,热软化效应加剧导致钛元素的加入以及含量的增加提高了钨合金的绝热剪切敏感性。     

新型自锐化钨合金材料研究

采用粘结相成分设计方法制备了一种新型自锐化钨合金材料，对所获得的材料进行了微观分析和性能测试。结果表明：与相同钨含量的常规钨合金相比，所制备的新型钨合金材料的动态抗压缩强度很高；在动态压缩加载条件下，材料的破坏形式为沿着试样加载方向（轴向）发生劈裂脱落，基本不出现塑性变形行为，这种特殊的失效模式有利于弹体在侵彻过程中产生“自锐化”现象。     

高应变速率下共析珠光体钢的微观组织演变

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对原始组织为层片状珠光体的高碳钢进行了高应变速率变形实验,借助SEM、TEM对变形后珠光体的微观组织演变规律进行了分析研究。结果表明:在高应变速率变形条件下,共析珠光体钢发生绝热剪切现象,原始珠光体组织中存在着绝热剪切带,绝热剪切带的宽度约为1.5μm,绝热剪切带外部区域存在着高密度位错、位错胞以及亚晶,而绝热剪切带内部区域则在动态回复和动态再结晶的作用下演变成晶粒尺度均在亚微米量级的超微细复相组织(铁素体+渗碳体)。