冲击载荷作用下钨合金材料绝热剪切带形成机理

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材料力学习题与答案

材料力学习题与答案

材料力学习题与答案材料力学习题与答案可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。

解理断裂是典型的脆性断裂的代表,微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。

5、影响屈服强度的因素与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度位错增值和运动晶粒、晶界、第二相等外界影响位错运动的因素主要从内因和外因两个方面考虑(一)影响屈服强度的内因素1、金属本性和晶格类型(结合键、晶体结构)单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力,其值与位错运动所受到的阻力(晶格阻力--派拉力、位错运动交互作用产生的阻力)决定。

派拉力:位错交互作用力(a是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数,L是位错间距。

)2、晶粒大小和亚结构晶粒小→晶界多(阻碍位错运动)→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏观塑性变形。

晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目,减小晶粒内位错塞积群的长度,使屈服强度降低(细晶强化)。

屈服强度与晶粒大小的关系:霍尔-派奇(Hall-Petch)σs= σi+kyd-1/23、溶质元素加入溶质原子→(间隙或置换型)固溶体→(溶质原子与溶剂原子半径不一样)产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动→使位错受阻→提高屈服强度(固溶强化)。

4、第二相(弥散强化,沉淀强化)不可变形第二相提高位错线张力→绕过第二相→留下位错环→两质点间距变小→ 流变应力增大。

不可变形第二相位错切过(产生界面能),使之与机体一起产生变形,提高了屈服强度。

弥散强化:第二相质点弥散分布在基体中起到的强化作用。

沉淀强化:第二相质点经过固溶后沉淀析出起到的强化作用。

(二)影响屈服强度的外因素1、温度一般的规律是温度升高,屈服强度降低。

原因:派拉力属于短程力,对温度分敏感。

2、应变速率应变速率大,强度增加。

σε,t= C1(ε)m3、应力状态切应力分量越大,越有利于塑性变形,屈服强度越低。

缺口效应:试样中“缺口”的存在,使得试样的应力状态发生变化,从而影响材料的力学性能的现象。

金属在冲击载荷下的力学性能资料

金属在冲击载荷下的力学性能资料
金属在冲击载荷下的力学性能是材料科学的重要研究领域。冲击载荷与静载荷的主要区别在于加载速率,前者加载速率极高。在冲击载荷作用下,金属会经历弹性变形、塑性变形和断裂。材料的弹性行为及弹性模量对应变率无影响。影响冲击性能的微观因素包括位错上的高应力、位错运动速率的增加以及显微观察显示的内部塑性变形不均匀。冲击韧性是材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力,是评定材料缺口敏感性、低温脆性倾向的重要指标。低温脆性是指某些金属在低于特定温度时由韧性状态变为脆性状态,这与材料的屈服强度随温度降低而急剧增加有关。为了评价金属在低温下的脆性程度,采用低温系列冲击试验进行测试和评估,从而确定材料ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ韧脆转变温度。

冲击载荷作用下韧_脆复合板结构中脆性材料破碎的实验和数值模拟

冲击载荷作用下韧_脆复合板结构中脆性材料破碎的实验和数值模拟

第11卷 第4期实验力学Vo l.11,No.4 1996年12月JOURNA L O F EXP ERIM ENT AL M ECH ANICS Dec.1996冲击载荷作用下韧-脆复合板结构中脆性材料破碎的实验和数值模拟方 竞 齐 佳 熊春阳(北京大学,100871) 摘要 本文以冲击实验和有限元分析研究了韧-脆复合材料结构中脆性材料的破碎问题。

材料的破碎图具有一定的分形特征,其分形维数随冲击载荷的增大而增加。

基于实验结果的非线性动力有限元分析对这类破碎图样的演化给出了动态过程模拟。

关键词 材料破碎,冲击失效,分形图样演化。

1 前言 脆性破碎是许多材料或结构的重要破坏形式。

在准静态载荷作用下,这些破碎不仅与外部条件(例如机械载荷、热载荷等)有关,而且与材料的初始微缺陷、不均匀性等细微结构有关[1]。

在冲击载荷作用下,其破碎形式常常与动载荷的作用历史(例如应力波聚焦,惯性力效应等)有更直接的关系,诸如心裂、角裂等破碎构造[2]。

不少材料的破碎结构在几何上具有一定的自相似性,即分形特征。

典型的例子如土壤的龟裂、岩石的破碎[4]等。

分析这类分形破碎图样的演化过程,对理解材料的力学破坏机理具有重要意义,本文以冲击实验为基础,分析了韧-脆复合板中脆性材料在冲击载荷作用下的破碎图样,以从中提取破坏特征和获得分形维数,尤其为数值模拟提供基本破坏模式,从而可以用动力有限元程序进行过程的数值模拟。

2 冲击实验 实验用的试件由两块韧性的有机玻璃板和一块脆性的光谱干板玻璃复合而成。

它们的平面尺寸为90m m×90mm,厚度分别为5mm和1.5mm。

玻璃板被夹在两块有机玻璃板之间,四周密封。

复合板水平放置,四周简支,在上平面中心处承受汽枪子弹的冲击载荷。

在集中冲击力作用下,夹层内的玻璃板材发生破碎,外部的韧性板仍保持完整并在卸载后有弹性恢复,从而使脆性材料的破碎图样在冲击后得以保持。

图1给出了子弹药粒分别为a国家自然科学基金和国家教委跨世纪人才计划基金资助项目(a)200,(b)225,(c)285粒情况下各破碎结构的图样。

材料动态变形中的绝热剪切带研究现状

材料动态变形中的绝热剪切带研究现状

材料动态变形中的绝热剪切带研究现状
索涛;汪存显;杭超;明璐
【期刊名称】《机械科学与技术》
【年(卷),期】2016(035)001
【摘要】对材料动态变形中的绝热剪切带研究现状进行了大致的总结.从绝热剪切产生机理和失稳判据、剪切带内微观织构、实验技术研究与发展与数值模拟四个方面对目前的研究进行了总结与比较,认为热粘塑性本构关系应该考虑微观结构变化及材料的应力状态,才能够有效地分析微观结构变化对宏观变形局域化的影响;绝热剪切带内部组织结构和微观结构变化的研究仍旧存在不足,绝热剪切带微观组织的演化进程不够明确;数值模拟技术考虑的影响因素不够全面等.对绝热剪切带的发展趋势提出了自己的见解.
【总页数】9页(P1-9)
【作者】索涛;汪存显;杭超;明璐
【作者单位】西北工业大学航空学院,西安710072;西北工业大学航空学院,西安710072;西北工业大学航空学院,西安710072;西北工业大学航空学院,西安710072
【正文语种】中文
【中图分类】O346.1
【相关文献】
1.高温合金锯齿形切屑绝热剪切带内材料组织演变及形成机理 [J], 邓鹏飞;赵杰;齐民
2.高应变速率下55%TiB2颗粒增强铝基复合材料绝热剪切带的组织特征 [J], 郑振兴;朱德智
3.快速加载下TNT材料中绝热剪切带的细观研究 [J], 韩小平;张元冲;沈亚鹏;张泰华;赵壮华
4.钨合金材料绝热剪切带的有限元分析 [J], 常志宇;宋顺成
5.冲击载荷作用下钨合金材料绝热剪切带形成机理 [J], 魏志刚;李永池;李剑荣;胡时胜
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几种变形方式对钨合金组织性能及绝热剪切敏感性的影响

几种变形方式对钨合金组织性能及绝热剪切敏感性的影响

Ab ta t s r c :Th fe t fd f r a in mo e ,d f r t n q a t is y a c e a ira d mir sr c u e n t e e e fc so eo m t d s eo ma i u n i e ,d n mi b h vo n c o tu t rs o h o o t s ma e il me h n c l e fr n e a d a ib t h a r c u e o u g t n h a y al y r i u s d. e a ay i tr s a c a ia ro ma c n da a i s e r fa t r ft n se e v l s we e d s s e Th n l s p c o c s rs l h w h tt eme h n c l t tsa d s a e f i  ̄ p rilsa d mir sr c u eo in a i n o u g t n h a y e u t s o t a h c a ia s a e n h p so c s m r a t e n c o tu t r r tto ft n s e e v c e
李 淑 华 ・ )) 2 王 富耻 张朝 晖 许 保 才2 程 兴 旺 )
1 北 京 理 工 大 学 材 料 科 学 与工 程 学 院 , 京 10 8 ) )( 北 0 0 1
2 解 放 军 军 械 工 程 学 院基 础 部 , 家 庄 0 0 0 ) )( 石 5 0 3
摘 要 : 讨论 了变形方式 、 变形量 、 变形材料 的受力状 态及微观组织结构 等方面因素对材料性 能和绝热剪切
Li S hu , hu a )

第1讲 冲击载荷下金属变形和断裂的特点、冲击弯曲和冲击韧性

第1讲 冲击载荷下金属变形和断裂的特点、冲击弯曲和冲击韧性
The new analysis is based on physical and photographic clues gathered by five expeditions to the shattered hulk of the luxury liner, which lies in waters more than two miles deep.It also draws on a study of the fates of the Titanic’s sister ships, the Olympic and the Britannic.
Dated 3rd December 1914. Authorized from January 1915.
Taken aboard the RMS Olympic
事故原因分析
事故原因分析:开始与二十世纪四十年代 中后期至五十年代初 M. L. Williams(1954年发表的文章) Analysis of Brittle Behaviour in Ship Plates, Symposium of Effect of Temperature on the Brittle Behaviour of Metals with Particular Reference to Low Temperatures. ASTM Spec. Tech. Publ.,
事故原因分析
A scanning electron micrograph showing a fractured MnS particle protruding edge-on from the fracture surface
事故原因分析
Table III. A Comparison of Tensile Testing of Titanic Steel and SAE 1020

材料力学性能教学课件材料在冲击载荷下的力学性能

材料力学性能教学课件材料在冲击载荷下的力学性能

总结词:材料的能量吸收能力是指在冲击载荷作用下,材料能够吸收的能量大小。材料的能量吸收能力与其种类、状态和结构等因素有关。
材料的抗冲击性能指标
冲击韧性是衡量材料抵抗冲击载荷破坏能力的重要指标。
总结词
冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下吸收能量、抵抗破坏的能力。它受到材料的内部结构、温度、试样形状和尺寸等因素的影响。冲击韧性值越大,表示材料抵抗冲击载荷的能力越强。
通过在材料表面进行涂层或处理,改变其表面结构和性能,以达到提高抗冲击性能的目的。
表面处理和涂层技术可以在不改变材料本身性能的情况下,提高其抗冲击性能。例如,在金属表面进行喷涂、电镀或化学镀等处理,可以形成具有高硬度和高韧性的涂层,从而提高其抗冲击和耐磨性能。同时,表面处理还可以改变材料的表面粗糙度、硬度和附着力等性能,从而提高其抗冲击能力。
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材料力学性能教学课件ppt材料在冲击载荷下的力学性能
材料力学性能概述材料在冲击载荷下的力学性能材料的抗冲击性能指标提高材料抗冲击性能的方法
目录
材料力学性能概述
材料力学性能是指材料在受到外力作用时表现出来的特性,包括强度、硬度、韧性、塑性等。
这些特性与材料的内部结构和化学成分密切相关,是材料科学和工程领域研究的重要内容。
详细描述
疲劳裂纹扩展速率是指在循环载荷作用下,裂纹扩展的速率。它是评估材料在交变应力作用下的耐久性和可靠性的重要指标。疲劳裂纹扩展速率越小,表示材料的疲劳寿命越长,抵抗裂纹扩展的能力越强。
提高材料抗冲击性能的方法
通过添加合金元素,改变材料的成分,以达到提高抗冲击性能的目的。
合金元素的添加可以改变材料的晶体结构、相变行为和微观组织,从而提高材料的韧性、强度和耐冲击性能。例如,钢中添加铬元素可以提高其抗腐蚀和耐磨性能,而铝合金中添加镁元素则可以提高其强度和抗冲击性能。塑性ຫໍສະໝຸດ 材料在冲击载荷下的力学性能

绝热剪切的研究现状及其发展趋势

绝热剪切的研究现状及其发展趋势

绝热剪切的研究现状及其发展趋势摘要:对绝热剪切的研究现状进行了描述。

从材料本构失稳形成绝热剪切带的研究,绝热剪切带内的组织结构特征及其演化机制的研究,以及数值模拟技术在材料绝热剪切研究中的进展等三个方面进行了总结,并指出了现在研究中存在的某些问题,最后对绝热剪切的发展趋势提出了自己的观点。

关键词:绝热剪切 本构失稳 数值模拟 1、引言绝热剪切(Adiabatic Shearing Band ,ASB)现象普遍存在于包括金属、金属玻璃与工程塑料等材料的侵彻穿靶、爆炸破片、高速冲压与成型、切削加工等动态变形过程中]3-1[。

所谓 “绝热”,其实是一个近似的说法,由于材料的高速变形,应变速率达到了143s 10~10-,在爆炸焊接过程中应变速率甚至达到了176s 10~10-,因此整个变形过程的时间是很短的,在如此短的时间内,绝大部分(90%左右)的塑性功转化为热量并且来不及散失,所以近似认为在这样高应变速率下的变形过程为绝热过程。

绝热剪切带是一种独特的局部失稳现象,与材料失效有密切关系,材料中出现绝热剪切带就意味着材料承载能力下降或丧失,被认为是材料失效的前兆。

所以,绝热剪切成为了高速变形过程中主要的失效形式之一。

绝热剪切现象有时是有害的。

例如钛和钛合金是一种强度与密度比很高的材料,这对很多应用领域尤其是宇宙航行方面很具吸引力,但它对绝热剪切很敏感。

因此,在其使用中应尽量避免出现绝热剪切现象。

在高能成型加工中,为防止工件损坏,也不希望出现绝热剪切。

在某些场合,人们也需要利用绝热剪切现象,如制造动能穿甲弹的材料,就要求有强的剪切失稳和变形局部化敏感性,从而在穿甲、侵彻过程中出现“自锐”现象]4[。

再如用冲床加工钢件,在冲塞速度低时所需的能量随冲塞速度线性增加,但冲塞速度达到某一临界值以后,耗能反而因绝热剪切的发生而减小,因此,利用高能加工设备即提高效率又可节能。

正是由于绝热剪切的理论和工程实际意义,欧美发达国家对此现象开展了长期地研究,如美国军事研究办公室(the Army Research Office ,ARO)为绝热剪切研究提供了大量基金资助并做了大量的研究。

《基于绝热剪切机制的细晶钨合金弹芯自锐行为研究》

《基于绝热剪切机制的细晶钨合金弹芯自锐行为研究》

《基于绝热剪切机制的细晶钨合金弹芯自锐行为研究》一、引言在当今的高科技战争中,弹芯作为弹药的核心部分,其性能的优劣直接关系到弹药的打击效果和射击精度。

细晶钨合金因其高强度、高硬度及良好的抗冲击性能,被广泛应用于弹芯制造中。

然而,在高速冲击和摩擦过程中,弹芯材料的自锐行为是一个复杂且重要的物理过程,其涉及到材料的微观结构、力学性能以及绝热剪切机制等多个方面。

本文将针对基于绝热剪切机制的细晶钨合金弹芯自锐行为进行研究,以期为弹芯材料的优化设计和应用提供理论支持。

二、细晶钨合金材料特性细晶钨合金作为一种重要的金属材料,其独特的物理和化学性质使得其成为弹芯制造的理想选择。

细晶钨合金具有高强度、高硬度、良好的高温强度和抗腐蚀性能,同时其良好的加工性能也使得其能够满足复杂零部件的制造需求。

此外,细晶钨合金的微观结构决定了其优异的力学性能和抗冲击性能。

三、绝热剪切机制绝热剪切机制是材料在高速冲击和摩擦过程中产生自锐行为的重要原因之一。

在绝热剪切过程中,材料在短时间内发生剧烈的塑性变形,导致局部温度迅速升高,进而引发材料的自锐行为。

这种自锐行为可以有效地提高材料的抗冲击性能和磨损性能,同时也会对材料的微观结构和力学性能产生影响。

四、细晶钨合金弹芯自锐行为研究针对细晶钨合金弹芯的自锐行为,本文从以下几个方面进行了研究:1. 实验研究:通过高速冲击实验和摩擦实验,观察细晶钨合金弹芯在高速冲击和摩擦过程中的自锐行为,分析其自锐行为的规律和特点。

2. 数值模拟:利用有限元分析软件,对细晶钨合金弹芯在高速冲击过程中的应力、应变和温度场进行数值模拟,分析绝热剪切机制对弹芯自锐行为的影响。

3. 微观结构分析:通过电子显微镜等手段,观察细晶钨合金弹芯在自锐过程中的微观结构变化,分析其自锐行为的微观机制。

五、结果与讨论通过对实验数据和数值模拟结果的分析,我们得出以下结论:1. 细晶钨合金弹芯在高速冲击和摩擦过程中表现出明显的自锐行为,这种自锐行为可以有效地提高其抗冲击性能和磨损性能。

细晶钨合金的绝热剪切敏感性

细晶钨合金的绝热剪切敏感性

细晶钨合金的绝热剪切敏感性刘桂荣;王玲;周武平;苏维丰;裴燕斌【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2009(014)005【摘要】采用粉末冶金法制备平均晶粒度<5μm细晶90W-Ni-Fe含金.利用HOPKINSON压杆装置,分别在0.9 MPa和1.4 MPa的冲击气压条件下对该合金进行一维应力冲击实验,并对冲击后的样品进行金相组织观测,考察其在一维应力冲击条件下的绝热剪切性能,分析细晶钨合金的绝热剪切敏感性.研究表明:晶粒细化有助于绝热剪切带的扩展,可以提高钨合金绝热剪切敏感性,使得烧结态细晶钨合金在一维冲击应力加载条件下就可以产生绝热剪切带.随着冲击(加载)气压的加大,绝热剪切现象更明显,冲击气压为1.4 MPa时剪切带宽度约为10μm,从而有助于材料在动态压缩条件下产生绝热剪切破坏,提高材料在穿甲过程中的"自锐"能力.【总页数】4页(P295-298)【作者】刘桂荣;王玲;周武平;苏维丰;裴燕斌【作者单位】钢铁研究总院,安泰科技股份有限公司,北京,100081;钢铁研究总院,安泰科技股份有限公司,北京,100081;钢铁研究总院,安泰科技股份有限公司,北京,100081;钢铁研究总院,安泰科技股份有限公司,北京,100081;钢铁研究总院,安泰科技股份有限公司,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】TG146.4【相关文献】1.钨合金和钛合金绝热剪切破坏研究 [J], 虞吉林;李剑荣;魏志刚2.几种变形方式对钨合金组织性能及绝热剪切敏感性的影响 [J], 李淑华;王富耻;张朝晖;许保才;程兴旺3.变形对钨合金微观组织性能及绝热剪切敏感性的影响 [J], 李淑华;王富耻;谭成文;许保才4.具备绝热剪切敏感性的钨合金穿甲弹材料研究现状 [J], 田开文;尚福军;祝理君5.热挤压、冷扭转复合工艺制备钨合金的绝热剪切敏感性(英文) [J], 刘金旭;李树奎;郭伟;郑海云;倪芳;孙常青因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

轴承钢GCr15高速冲击绝热剪切带的研究

轴承钢GCr15高速冲击绝热剪切带的研究

轴承钢GCr15高速冲击绝热剪切带的研究赵鹏程;俞树荣;李淑欣;何燕妮【期刊名称】《材料科学与工艺》【年(卷),期】2016(024)006【摘要】为了加深对风机轴承失效的进一步理解,从而提高其服役寿命,本文提出并研究了轴承钢GCr15在动载荷下的失效模式,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对轴承钢GCr15进行动态冲击试验,借助光学显微镜、SEM和FIB/TEM研究动态载荷下绝热剪切带的形成机理和组织变化.研究表明:冲击载荷下GCr15内部产生致密的绝热剪切带,且裂纹伴随着剪切带产生.剪切带中的晶粒被严重细化,由亚结构和纳米等轴晶组成.带中心部位大量位错缺陷的存在说明晶粒是在动态回复和不完全动态再结晶主导机制下逐步被细化的过程.细化的晶粒使得ASB内显微硬度值显著升高.【总页数】5页(P34-38)【作者】赵鹏程;俞树荣;李淑欣;何燕妮【作者单位】兰州理工大学石油化工学院,兰州730050;兰州理工大学石油化工学院,兰州730050;兰州理工大学石油化工学院,兰州730050;兰州理工大学石油化工学院,兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TG113【相关文献】1.30MnCrNiMoB钢高速冲击绝热剪切带中的周期结构 [J], 李强;马常祥2.120 t BOF-LF-RH-CC流程GCr15轴承钢洁净度研究 [J], 王昆鹏;王海洋;徐建飞;赵阳;林俊;万文华;王郢3.GCr15轴承钢大方坯凝固过程微观偏析模型及应用研究 [J], 安航航;张国锋;武佳毅;张龙4.不同取向疲劳态铜单晶高速冲击下的绝热剪切带 [J], 杨瑞青;李守新;李广义;张哲峰5.高速冲击下钢板的微观组织及绝热剪切带 [J], 段占强;程国强;李守新;黄德武因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

金属在冲击载荷下的力学性能

金属在冲击载荷下的力学性能

思考题与习题
1.解释以下名词: <1> 冲击韧度;<2> 冲击吸收功;<3> 低温脆性; <4> 韧脆转变温度;<5> 韧性温度储备.
2.现需检验以下材料的冲击韧性,问哪些材料要开缺口?哪 些材料不要开缺口? W18Cr4V,Crl2MoV,3Cr2W8V,40CrNiMo, 30CrMnSi, 20CrMnTi,铸铁.
3.2 冲击弯曲和冲击韧性
为了显示加载速率和缺口 效应对金属材料韧性的影响, 需要进行缺口试样冲击弯曲试 验,测定材料的冲击韧性.冲击 韧性是指材料在冲击载荷作用 下吸收塑性变形动和断裂功的 能力,常用标准试样的冲击吸 收功表示.
缺口试样冲击弯曲试验原 理如图3-2所示.
3.3 低温脆性
一、低温脆性现象 二、脆韧转变温度 三、落锤试验和断裂分析图
第三章
金属在冲击载荷下的 力学性能
3.1 冲击载荷下金属变形 3.2 冲击弯曲和冲击韧性 3.3 低温脆性 3.4 影响韧脆转变温度的冶金因素
3.1 冲击载荷下金属变形
机件在冲击载荷下 的失效类型和静载荷一 样,也表现为过量弹性变 形、过量塑性变形和断 裂.
在静载荷下,塑性变 形比较均匀地分布在各 个晶粒中,而在冲击载荷 下,塑性变形则比较集中 在某些局部区域,这反映 了塑性变形是极不均匀 的<图3-1>.
1.按能量法定义的 t k 方法
2.按断口形貌定义 t k 的方法
1.按能量法定义 t k 的方法
<1>当低于某一温度,金属材料吸收的冲击能量 基本不随温度而变化,形成一平台,该能量称为"低阶 能".
以低阶能开始上升的温度定义为,并记 NDT<NilDuctilityTemperature>,称为无塑性或零塑 性转变温度.

穿甲侵彻过程中靶板内绝热剪切带特性及形成原因分析

穿甲侵彻过程中靶板内绝热剪切带特性及形成原因分析

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所示。图中白色亮带为绝热剪切带, 黑色弧状为裂 纹。裂纹与剪切带首尾相接, 并在距坑底边缘一定 距离处产生。
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图3 穿孔周围出现的绝热剪切带 # $ & 3 8 9 $ ( 7 ( 1 $ ) , : 2 ( * 7 ( . 9 , ( * + 0 . 9 1 : 2 2 . 2 1 * ( 1 2 9: + ? 2 % -

Ti–6Al–4V合金中绝热剪切带之间相互作用规律及其对抗多次打击性能的影响

Ti–6Al–4V合金中绝热剪切带之间相互作用规律及其对抗多次打击性能的影响

Ti–6Al–4V合金中绝热剪切带之间相互作用规律及其对抗多次打击性能的影响钛合金具有低密度、高比强度、较好的塑、韧性及耐腐蚀性等优点,是一种优良的轻型防护装甲材料。

在装甲服役环境中,钛合金材料通常需承受弹丸或破片等的高速撞击作用。

由于钛合金强度较高且热导率较低,在此类高速碰撞等高应变率加载条件下容易形成绝热剪切带(Adiabatic shear band,ASB)。

裂纹易于在ASB中形核、扩展及连接等,并最终导致材料的绝热剪切失效,这极大地限制了钛合金在高应变率加载条件下的应用。

鉴于此,本研究以三种分别具有等轴组织、淬火时效组织和层片组织的Ti–6Al–4V合金为研究对象,通过弹靶作用实验、静动态加载实验,利用光学金相显微镜(Optical Microscopy, OM)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM)、透射电子显微镜(Transmission ElectronMicroscopy, TEM)等系统地研究了弹靶作用条件下三种组织Ti–6Al–4V合金内ASB的形成、分布,带内微观组织演化及ASB分叉、交截等相互作用规律及其对于合金抗弹性能的影响规律,主要研究成果如下:平头弹冲击作用下,三种组织Ti–6Al–4V合金靶板承受撞击面均产生直径约10mm,深度约1mm的弹坑。

并且,随冲击速率增加,相同厚度靶板内的弹坑深度及直径均增加,子弹发生镦粗、部分破碎甚至完全破碎。

靶板内形成多条近似平行的ASB并伴随有ASB分叉、交截、阻隔等多种复杂的相互作用,并有微孔洞、微裂纹在ASB内萌生及扩展。

多条ASB的形成及分布规律是由靶板内最大剪切应力的分布决定的。

靶板内最长ASB的长度随子弹冲击速率增加而先增加后减小。

在冲击速率相近时,层片组织靶板内最长ASB的长度最大,淬火时效组织次之,等轴组织内的最小。

ASB的微观组织由等轴晶粒和条状晶粒组成,是由于原始晶粒在剪切应力的作用下发生拉长、碎化、旋转及再结晶等过程而形成。

强冲击载荷下 Ta-W 合金的塑变特征

强冲击载荷下 Ta-W 合金的塑变特征

强冲击载荷下 Ta-W 合金的塑变特征
张廷杰;张德尧;丁旭
【期刊名称】《稀有金属材料与工程》
【年(卷),期】1997(26)2
【摘要】用轻气炮加载和冲击波测量技术测量了Ta和Ta-W合金在104/s~106/s应变率下的形变行为。

根据平板冲击载荷条件,实验上建立了Ta-W合金的动态响应的本构关系,测量出合金的各动力学特性参数。

本研究还就Ta和Ta-W合金在高应变率下的塑性形变方式、W的添加和应变率对动态形变过程及动力学性能的影响进行了观察分析和讨论。

【总页数】6页(P12-17)
【关键词】冲击载荷;塑变特性;冲击波;钽钨合金
【作者】张廷杰;张德尧;丁旭
【作者单位】西北有色金属研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.416
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材料绝热剪切敏感性表征及测试方法研究

材料绝热剪切敏感性表征及测试方法研究

材料绝热剪切敏感性表征及测试方法研究
谭成文;王富耻;刘远宏;苏铁健;李树奎
【期刊名称】《北京理工大学学报》
【年(卷),期】2004(24)5
【摘要】为了定量评价不同材料对绝热剪切变形的敏感程度差异,采用绝热剪切扩展能的衍生量——绝热剪切敏感因子Ψ表征这一差异,并建立了相应的实验测试系统.采用此测试系统对两种不同组织的新型贝氏体钢进行了绝热剪切敏感性测试,测试结果与前人的认识一致.定量地解决了绝热剪切敏感性的评价问题和测试问题,为进一步工程应用奠定了基础.
【总页数】4页(P377-379)
【关键词】绝热剪切敏感性;表征;强迫剪切
【作者】谭成文;王富耻;刘远宏;苏铁健;李树奎
【作者单位】北京理工大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】O346.1;TG457
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冲击材料特性

冲击材料特性

冲击载荷下材料的力学性能chongji zaihe xia cailiao de lixue xingneng冲击载荷下材料的力学性能mechanical properties of materials under impulsive load在持续短暂时间的强载荷作用下,材料会发生变形和破坏,相应的组织结构和性能也会发生永久性的变化。

冲击载荷下材料的变形行为,表现为变形同应力、应变率(应变随时间的变化率)、温度、内能等变量之间的复杂关系,包括屈服应力(见屈服条件)和流动应力的应变率效应、温度效应及应变率的历史效应等等。

描述这种关系可用高压固体状态方程和各种本构方程(见本构关系)。

在冲击载荷的作用下,材料有多种动态破坏形式,主要表现在以下几个方面:①局部大变形;②温度效应引起的绝热剪切破坏;③应力波相互作用造成的崩落破坏;④应变率效应引起的动态脆性。

这几方面的力学性能都以各种时效、热与机械功的耦合以及有限的体积变形和塑性畸变为特征,这些特征有时是同时存在的,有时则某一点更为突出。

冲击载荷在材料中引起的微观组织的特殊变化(如动态相变等),有些是不可逆的,在载荷去掉之后,对材料的力学性能仍然有明显的影响,这种现象称为冲击载荷的遗留效应。

机械碰撞和各种形式的爆炸载荷是最常见的冲击载荷。

它们的强度一般至少都足以引起材料的塑性变形,而载荷持续的时间则从纳秒(如薄膜的撞击和辐射脉冲载荷)、毫秒至秒(如核爆炸或化学爆炸对结构物的载荷)的量级。

通常根据受冲击载荷作用的材料的质点速度和特征强度(如屈服应力)将冲击载荷分为低速、中速、高速三种,受冲击载荷作用的材料特性也相应地分为三种:①低速冲击载荷/约为10~10(为材料的密度)。

介质变形量不大,以时效现象为主,可用等温近似方法处理。

②中速冲击载荷/约为10~10。

介质发生有限弹塑性变形,时效、热与机械功的耦合都比较明显,体积可压缩性也需要考虑,相应地有各种描述变形过程的本构关系。

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