HR2钢及几种铁基材料的冲击相变行为

利用双灵敏度VISAR测量了抗氢钢HR2、工业纯铁DT2和铁锰镍合金FeMnNi在一维应变冲击载荷下的自由面速度历史,结合受载样品的回收分析对其动载行为和断裂表现进行了分析。研究表明,在实验加载压力范围内DT2和FeMnNi样品的自由面速度历史呈现包括相变波在内的典型三波结构,而对HR2钢,尽管金相分析显示其加载前后样品的相组织已发生变化,但速度剖面呈现的仅是典型的弹塑性双波结构。分析认为溶质材料成分和初始相组织是无相变波的主要原因。从冲击相变和卸载逆相变角度解释了在等厚靶碰撞时DT2和FeMnNi材料中出现的多重层裂、浅表层裂现象。

热等静压温度对V-4Cr-4Ti/HR2钢连接界面及性能的影响

以AuNi合金作为过渡层材料,采用热等静压(HIP)方法进行V-4Cr-4Ti/HR2钢(SS)扩散连接。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及剪切试验分析了接头的扩散层显微组织、微区成分和力学性能。研究表明:采用AuNi过渡层材料,能够实现V-4Cr-4Ti/HR2的扩散连接;HIP温度为850℃时,接头质量良好,其剪切强度为39MPa;V、Fe、Ni等主要元素的平均扩散深度为20μm左右;在SS侧,扩散层较为均匀,在V-4Cr-4Ti侧,形成了Au的富集层和NixVy的富集层,两层呈相互交替的层状分布。

HR2合金微结构演化及塑性变形机理研究

为建立准确可靠的塑性本构关系,研究了HR2抗氢钢在塑性变形过程中微结构演化以及变形机理;采用薄片状微小尺寸试样开展了单向拉伸准静态加载测试,分别将试样拉伸至不同应变量时进行卸载;利用金相分析、XRD和EBSD等微结构分析手段分析不同变形量情况下合金的微结构信息。结果表明:随着变形量增大,HR2钢原始的等轴晶被拉长,晶粒被细化;当变形量超过10%时,形变马氏体的含量逐渐增大;合金中位错明显增殖,位错密度增大;孪晶和织构在原始组织和拉伸试样中均少量存在;根据力学测试和微结构分析结果,HR2合金在常温准静态下主要表现为位错滑移变形机制,林位错机制明显;随着变形量的增加,形变马氏体产生并对塑性变形的影响逐渐增强,而孪晶和织构的影响可以忽略。

钨合金-HR2钢连接界面特性

采用镍作为中间过渡层，通过热等静压（HIP）方法实现了W—Fe—Ni合金与HR2钢的扩散连接．采用拉伸试验测试了连接件的力学性能，采用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）分析了连接试样界面的显微形貌及元素扩散行为．结果表明，在1200—1300℃，130MPa，保温保压1h的条件下，可以实现W—Fe—Ni合金与HR2钢的有效连接．拉伸试验中，当载荷达到650MPa时，基体材料发生断裂，连接界面仍保持完好．结果表明，W—Fe-Ni合金与HR2钢结合紧密，连接界面无裂纹存在．母材与过渡层之间发生了充分的互扩散，W，Co，Cr，Mn等元素都扩散到对方母材基体中，镍表现出更易于向W—Fe-Ni合金一侧扩散的特性．连接界面实现了良好的冶金结合．

纯铁和铁基合金楔形样品中的冲击相变研究

使用平面爆轰波起爆元件起爆TNT炸药,分别对DT2工业纯铁和HR2抗氢钢楔形样品进行了冲击加载实验。在回收样品中,DT2纯铁表现为宏观不规则破坏,而HR2钢仅在样品内部沿加载面约45°角和垂直方向出现了宏观裂纹。通过金相组织观察、显微硬度分布测量,结合数值计算,表明DT2纯铁样品在距加载面约2 mm范围内产生了不完全α-ε相变,在HR2钢中未发生相变。不完全相变可能是导致两种材料宏观破坏特征差异的因素。

壁厚对HR2钢柱壳爆轰加载下膨胀断裂行为的影响

通过对6、12 mm两种不同壁厚的HR2钢柱壳进行爆轰加载实验,对其断裂碎片的宏观形貌、断口的微观形貌以及横截面的变形微观结构进行系统表征,研究了金属柱壳在爆轰加载下的膨胀断裂机理。结果表明,在膨胀断裂过程中壳壁厚度的增大导致HR2钢柱壳由纯剪切断裂变为拉剪混合的断裂模式。断裂碎片的微观结构分析结果表明,柱壳的断裂实际上是剪切裂纹从样品内部剪切带形核并扩展、和拉伸裂纹沿柱壳外表面的形核扩展的共同作用及竞争的结果。薄壁柱壳断裂由样品内裂纹沿剪切带的形核和扩展主导发生剪切断裂,而厚壁柱壳中内侧的裂纹沿剪切带的形核和扩展,但是最外侧则为环向拉应力主导发生拉伸断裂,因此表现出拉剪结合的断裂模式。