冲击作用下CL-20/HMX共晶力-热-化学耦合响应的动力学模拟

为分析CL-20/HMX共晶和HMX冲击波感度接近的机理,采用反应分子动力学方法(ReaxFF-MD),探讨了有无缺陷CL-20/HMX共晶在冲击加载下的力-热结构变化和初始化学反应,通过动量镜原理与最大压缩点吸收波阵面相结合方式,分析了快速结构响应和随后缓慢化学反应过程。结果表明,冲击加载无缺陷CL-20、HMX和CL-20/HMX共晶时,CL-20的分解速度比HMX快,CL-20/HMX共晶的分解速度与HMX接近;与沿CL-20/HMX共晶[111]晶向加载相比,沿[100]晶向分解更快,这与CL-20和HMX分子层的交替排布及滑移等因素有关。以2 km·s-1的质点速度沿[100]晶向冲击加载含Φ20 nm孔洞的CL-20/HMX共晶时,孔洞周围结构没有产生射流现象,而是粘塑性收缩过程。孔洞塌缩形成的高温高压条件和结构上的粘塑性变形有效促使CL-20和HMX分子发生快速分解,孔洞塌缩新热点的形成进一步增强了冲击加载过程。     

RDX单晶的生长诱导位错表征

采用溶剂蒸发法,以丙酮为溶剂,在一定结晶条件下可获得晶体质量好的厘米级RDX大单晶(约40 mm×40 mm×30 mm)。用高分辨X射线三晶衍射(TAXRD)摇摆曲线(ω扫描) 研究了RDX单晶的生长诱导位错,用Split Pearson Ⅶ分析函数并对摇摆曲线进行了拟合,得到(210)、(200)和(111)晶面的摇摆曲线半高宽(FWHM),其值分别为35.35 arcsec , 45.31 arcsec和77.92 arcsec,说明(111)晶面的位错密度最大,线生长速度最快; (210)晶面的位错密度最小,线生长速度最慢,RDX单晶呈现出各向异性。      

冲击加载条件下AZ31B镁合金变形孪晶的微观特征

采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)对A231B热轧板材沿轧向进行冲击实验,加载应变率约为1200 s-1．利用金相显微镜和透射电子显微镜观察微观组织特征。结果表明：在应变量约为0.003的条件下,压缩孪生{10?1}/<10?2>与拉伸孪生{1?02}/< 1?01>均为孪生塑性变形机制,这与准静态加载下单一的拉伸孪生机制不同。孪晶内部的微观特征演化过程包括：1）平行排列基面层错的出现;2）与孪晶界成特定角度平行排列位错线的形成;3）位错胞的产生。     

晶形控制剂对ε-HNIW晶体形貌的影响

采用在乙酸乙酯-环己烷转晶体系中将y-型六硝基六氮杂异伍兹烷(γ-HNIW)转晶成ε-HNIW的方法,研究了晶形控制剂醇类化合物(A1)和羧酸类化合物(A2)对转晶产物ε-HNIW晶体形貌的影响.扫描电子显微镜(SEM)分析表明,晶形控制剂使ε-HNIW晶体的最终形貌发生改变,晶体表面更加光滑,表面缺陷减少.相对于不添...     

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。     

动态加载条件下冷轧5A06铝合金显微组织研究

以80%冷变形5A06铝合金为试验材料,利用分离式Hopkinson压杆加载装置(SHPB)进行动态冲击压缩试验,探讨高速形变响应规律,分析其动态力学行为;利用透射电子显微镜技术观察位错界面结构的变化,分析位错界面的高速形变响应。结果表明:预变形5A06铝合金在塑性变形前已发生绝热剪切行为,致使合金强度下降;初始位错界面成为高速形变过程中位错滑移的主要障碍;冲击前后,位错界面结构方向由与轧向平行演变为与轧向呈10°~20°夹角,位错界面间距由0.25μm演变为0.10~0.15μm。     

爆炸加载制备纳米晶铜实验研究

采用爆炸动态加载使粗晶铜发生高应变率塑性大变形的方法制备出了纳米晶铜。分析了冲击飞板动能对铜的应变、晶粒细化程度的影响,初步讨论了爆炸加载下纳米晶铜的晶粒细化机制。结果表明:采用爆炸加载法可制备出纳米晶铜,晶粒度范围为26.1~31.4 nm;冲击动能和试验应变的增大更有利于晶粒细化;位错和孪生是晶粒得以细化的主要机制。     

多晶锗塑性切削机制和力学特性的仿真研究

为探究多晶锗纳米尺度的塑性切削机制和力学特性,采用分子动力学方法(MD)模拟金刚石刀具纳米切削多晶锗过程,对材料的晶体结构,位错分布及演变,应力传导和切削力波动规律进行详细分析;并研究不同切削参数对加工过程的影响。结果表明:晶体结构的非晶转变和晶界与晶体滑移,位错等缺陷相互作用,导致切削力周期性波动;切削过程中非晶体区沿晶界扩展,但晶界阻碍非晶体区跨晶界扩展;位错仅存在晶界附近,而位错类型和数量随晶界处的原子运动和破坏程度发生改变,材料塑性去除主要由晶粒内部的非晶转变和晶界的位错运动所致;晶界的等效应力比晶粒大,分布和传导方向与非晶体原子的一致;切削速度增加使切削区温度上升、应力和切削力减小;切削深度增加易使缺陷原子数量上升,位错线长度降低。通过Diamond结构多晶的研究结果证实多晶锗切削仿真的正确性。     

不同轰击能量下CrN硬质薄膜的生长方式和择优取向变化

用闭合场非平衡磁控溅射离子镀(CFUBMIP)系统沉积制备CrN硬质薄膜,通过调节偏压改变薄膜沉积过程中离子轰击能量。采用XRD分析薄膜的相结构,结合SEM和AFM对薄膜表面形貌和截面结构的观察,探讨离子轰击能量对CrN硬质薄膜生长方式以及取向的影响规律。结果表明,随着偏压从-60 V增大到-90 V,薄膜始终由CrN单相组成,且均呈柱状生长,但生长择优取向从(200)向(111)转变。偏压的变化主要通过改变离子轰击能量影响薄膜的生长机制,低偏压时以表面能主导,因此呈(200)择优取向生长,而高偏压时以应变诱导生长机制为主,呈(111)择优取向生长。     

水韧处理工艺对Fe-Mn-C TWIP钢组织和性能的影响

采用拉伸性能测试、金相观察、TEM等分析手段,研究不同加热温度对水韧处理后Fe-Mn-C系TWIP钢组织与力学特性的影响。结果表明:随着水韧加热温度的升高,抗拉强度和屈服强度逐渐降低,伸长率和断面收缩率逐渐提高;随着水韧加热温度的降低,组织协调变形方式由以位错为主的滑移变形逐渐向以形变孪晶为主的孪生协调变形过渡。     

一种镍基单晶合金在不同温度下的蠕变变形机理

利用螺旋选晶法制备了一种不含Re的低成本镍基单晶合金,研究合金在不同温度下的蠕变变形机理。结果表明:在850℃×441 MPa条件下,合金的蠕变变形主要是大量位错在基体中的滑移和对增强相的切割;在950℃×250 MPa条件下,合金的蠕变变形主要是位错以层错的形式切割γ′相;在1 040℃×137 MPa条件下,合金的蠕变变形比较复杂,既有位错在基体中的滑移,也有位错攀移通过增强相,同时在γ/γ′界面处形成部分位错网。     

RDX和HMX晶体力学性能的分子动力学模拟及其撞击加载响应

用分子动力学模拟方法研究了RDX和HMX晶体的力学性能。用撞击加载实验、激光粒度仪和扫描电子显微镜分析了两种晶体的破碎特性。结果表明: HMX晶体的弹性系数和模量计算值大于RDX晶体, RDX晶体的延展性好于HMX晶体。在相同撞击加载条件下,RDX和HMX晶体均发生塑性形变和脆性断裂,但前者以塑性形变为主,而后者以脆性断裂为主,且破碎程度更加显著。评价不同炸药晶体力学性能间差异性的分子动力学模拟方法具有较高的准确度和有效性。     

Al2O3-弥散强化铜合金的退火行为研究

采用原位反应合成技术制备了Cu-1.12wt%Al₂O₃合金。通过力学性能测量、断口形貌观察及显微组织结构表征,系统研究了该合金的退火行为。结果表明：对冷拉拔变形量为50%的合金进行退火处理后,合金的硬度和强度均随着退火温度的提高呈缓慢下降趋势,合金韧性得到改善;合金表现为韧性断裂,且随着退火温度的升高,韧窝尺寸和深度增大,内部布满细小的纳米Al₂O₃颗粒;退火态合金位错密度低于冷拉拔态情形、中温退火（873 K）时合金组织以变形位错胞组织和位错墙为主,高温退火（1 223 K）后出现亚晶组织,偶可见亚晶合并、长大并发展成为原始再结晶核心的过程,但由于纳米Al₂O₃颗粒的钉扎位错作用和抑制再结晶效应,基体中仍未发现有明显的再结晶组织存在,合金展示出优异的抗高温软化性能。     

铝－锂单晶体的形变硬化行为

研究不同时效状态的二元Ａｌ－Ｌｉ单晶体不同温度的变形行为，结果表明：固溶态和欠时效态在温度不超过２９３Ｋ的反常流变行为，是由Ｌｉ原子的动态应变时效作用引起的；而温度高于２９３Ｋ，Ｋ－Ｗ锁等决定了欠时效态的形变硬化行为；过时效态的临界分切应力及形变硬化率，随温度的变化可能与Ｏｒｏｗａｎ机制和Ａｌ３Ｌｉ粒子被位错环切割有关。     

高温下奥克托今单晶冲击响应数值计算

为研究奥克托今(HMX)单晶在高温下的冲击响应,发展了基于热激活和声子拖曳位错滑移机制的非线性热弹黏塑性模型。该模型可再现平板撞击实验中HMX单晶Hugoniot弹性极限(HEL)的热硬化效应。通过定量分析声子散射和辐射阻尼对热硬化效应的影响,可研究373 K、423 K高温下受冲击HMX单晶位错滑移机制演变以及相关热力学响应。结果表明：随着初温由300 K升 高至423 K,声子散射和辐射阻尼效应增强导致声子拖曳系数增大,使可移动位错黏性摩擦增强,平均位错速度由2 237 m/s减小至1 537 m/s,进而产生较低的塑性剪应变率和较高的流动应力,引起HMX单晶HEL的热硬化效应;剪切模量随着初温升高变化较小(约1.0 GPa),导致辐射阻尼对热硬化效应的贡献小于声子散射。     

CVD-W的晶界结构及其对塑性形变的影响

为研究化学气相沉积纯钨(CVD-W)的沉积组织生长对晶界结构的影响,以及晶界结构对塑性形变的影响;采用电子背散射技术观察CVD-W的微观组织,分析晶界结构;采用Hopkinson压杆系统进行高应变率压缩试验。结果表明:CVD-W具有显著的<001>晶粒择优取向,晶界呈现Σ3、Σ5等低重合位置点阵的晶界结构特征,其中Σ3具有最高的出现频率;其高应变下的屈服应力明显低于其他制备方法获得的纯钨材料。研究认为由于CVD-W在界面上具有较多的重合位置,晶界处晶格吻合较好,畸变程度低,界面能较低,而且由于低ΣCSL晶界特点,晶界多是由位错构成的;另外晶粒的择优取向使晶粒间在较低的应力下协调形变,因此CVD-W在较低的应力下即可发生塑性形变。     

锻态电磁纯铁的剪切带和微观组织分析

采用Hopkinson压杆冲击加载装置和帽形试样对锻造态电磁纯铁DT4进行了应变率为103 s-1的冲击压缩试验,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察分析了高速冲击后的电磁纯铁的组织。结果表明,电磁纯铁中的剪切带(ASB)由变形带组成,剪切带内位错密度很低,基体中含有高密度位错。剪切带内没有发生相变。     

低温退火对1Cr18Ni9Ti钢组织和性能的影响

研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢冷变形后微观组织和性能随低温退火温度变化的规律。实验结果表明:低温退火后微观组织结构发生明显变化,位错组态由高密度位错缠结向位错胞、位错网格结构变化。450℃退火析出第二相,σ_(0.002)、σ_b、HV较变形态有明显提高,由此提出了1Cr18Ni9Ti钢在不同退火温度范围内的不同强化机理。     

AZ61B镁合金热模拟挤压变形的研究

采用Gleeble-1500D热模拟机,对AZ61B镁合金在温度为623K和673K,应变速率为0.01,0.1、1 s-1时,应变量为50%的高温塑性变形行为,以及热模拟后镁合金组织的变化进行了研究。分析了流变应力与应变速率和温度的关系,计算出了应力指数和变形激活能,结果表明:流变应力随应变速率的增加而增加,随应变温度的增加而减小;镁合金发生了动态再结晶,有大量细小等轴晶出现,探明了变形软化的主要机制是动态再结晶。