Mechanical Properties and Uniformity of Nanocrystalline Diamond Coating Deposited Around a Sphere by MPCVD

Nanocrystalline diamond coatings were deposited by MPCVD on the spheres used for a ball bearing.The nanocrystalline coatings with a grain size of 50 nm were confirmed by the surface morphology and composition analysis.The hardness of the coating is 20-40 GPa tested by nanoindentation,which is higher than that of tungsten carbide and silicon nitride substrates.The coating around the sphere observed from the Micro CT images is uniform with a thickness of 12 μm.

聚焦式钨球定向战斗部设计仿真研究

为提高反卫星武器的毁伤能力,提出聚焦式钨球定向战斗部的设计方案。结合理论分析、数值模拟方法,分析单层、双层、三层钨球定向式杀伤战斗部的作用机理,利用Matlab软件对模拟结果进行分析并计算破片群在100 m处的分布形状、密度和分布空间;通过计算钨球毁伤概率,综合分析得出双层排列定向战斗部毁伤效果最佳。结果表明,该方案对空间武器战斗部设计有一定指导意义。

带壳B炸药在钨珠撞击下冲击起爆的数值模拟

基于L ee-T arver点火增长模型,对直径分别为9、14、18和25mm的钨珠撞击带钽壳B炸药的过程进行了数值模拟,计算出了引爆B炸药的阈值速度,计算值与试验值相符合。探讨了B炸药在钨珠撞击下的起爆机理,结果表明,随着钨珠尺寸的增大,引爆B炸药的钨珠撞击阈值速度呈指数规律减小;当钨珠以引爆阈值速度撞击炸药时,随着钨珠直径的增大,炸药发生爆轰的时间逐渐推后,爆轰增长速度逐渐变慢。从钨珠撞击引爆炸药的机制来说,炸药点火是压力波的峰值压力和持续时间共同作用的结果,峰值较低的压力波作用较长时间也可以引爆炸药。

偏心起爆定向战斗部威力研究

为研究偏心起爆定向战斗部毁伤威力,推导了偏心起爆点对侧延长线附近有限角度内应用的偏心起爆破片初速公式,并设计钨柱和钨球两种预制破片偏心起爆定向战斗部进行了试验验证。结果表明,所推导公式可用于偏心起爆定向战斗部计算。设计的偏心起爆战斗部的速度增益,钨柱破片为10.9%,钨球破片为19.8%。钨球破片初速、破片球面分布密度、毁伤概率均高于钨柱破片。

钨球破片对相控阵雷达典型部件的侵彻特性研究

通过对相控阵雷达系统结构的分析,建立了相控阵雷达天线和箱体等易损部件的等效模型。分析了钨球破片杀伤元对相控阵雷达的毁伤机理,并对靶板等效关系和破片极限速度的经验公式与试验数据进行对比分析,计算得到了不同直径钨球破片对相控阵雷达典型易损部件的侵彻特性。结果表明:雷达易损部件对钨球破片的抗毁伤能力随钨球破片直径的增大而显著提高。为反辐射导弹战斗部的设计提供了参考依据。

钨球对陶瓷/铝复合靶的侵彻与贯穿

采用弹道枪动加载设备 ,对钨合金球垂直侵彻陶瓷 /铝复合靶的弹道性能进行了实验研究 ,给出了钨球侵彻陶瓷 /铝复合靶时 ,球靶的作用过程。分析了陶瓷 /铝复合靶的抗侵彻贯穿机理 ,测得了钨球贯穿不同面密度靶板的弹道极限速度并与钨球侵彻均质装甲板的作用过程进行了分析对比。所给出的结果对破片式战斗部威力设计及轻型装甲结构的优化设计具有参考意义。

钨球高速侵彻低碳钢板成坑直径的计算模型

为研究钨球对低碳钢板高速侵彻成坑直径的分析方法.采用12.7mm弹道枪和57.5mm/14.5mm二级轻气炮加载方式,进行了Φ6mm和Φ7mm钨球以600~2 400m/s撞击速度侵彻不同厚度Q235A钢板实验,根据实验现象分析了弹—靶作用过程,对不同侵彻速度下钢板上侵彻孔边缘进行了扫描电镜（SEM）观察.研究结果表明,撞击速度在1 000m/s时,靶体破坏以动态断裂为主,当撞击速度达到1 500m/s以上时靶体破坏以塑性流动为主;据此,同时考虑钨球塑性变形、靶体动态屈服和塑性流动,建立了钨球高速侵彻低碳钢板成坑直径的计算模型,模型计算结果与实验偏差在12%以内.

爆轰驱动对钨珠终点弹道性能的影响

通过实验比较了理想球形钨珠和经历爆轰驱动的钨珠(初始为球形)主要终点弹道性能的差异,结果表明:(1)钨珠经爆轰驱动后,发生轻微的质量损失和变形现象,直径6.0 mm和7.5 mm钨珠的质量损失平均为8.4%;(2)对于理想球形钨珠,在同一初始速度条件下,衰减系数为常数,空气阻力系数仅与初始速度有关,两者成线性关系,而对于经历爆轰驱动的钨珠,衰减系数不再为常数,空气阻力系数与飞行速度有关,两者成线性关系;(3)爆轰驱动明显降低了钨珠的穿甲能力,但长距离飞行后,钨珠仍具有较强的穿甲能力,是破片式战斗部或杀爆战斗部较理想的选择。

钨球正撞击下低碳钢板的极限贯穿厚度研究

研究低碳钢板在钨球正撞击下的极限贯穿厚度.采用6射弹弹道极限试验数据处理方法通过试验获得Φ6.0mm(93W)、Φ7.0mm(93W)、Φ6.0mm(95W)和Φ7.5mm(95W)共4种钨球对6种不同厚度Q235A钢板正撞击下的弹道极限速度和极限贯穿厚度范围.采用Autodyn软件进行了同试验条件下的数值仿真,仿真模型被验证后,通过仿真获得了极限贯穿厚度范围,同时分析了钨球正撞击侵彻过程中的能量转换规律.基于能量守恒,建立了钨球对低碳钢板正撞击下极限贯穿厚度的计算模型.采用所建立的计算模型计算得到:Φ6.0mm(93W)、Φ7.0mm(93W)、Φ6.0mm(95 W)和Φ7.5mm(95 W)4种钨球正撞击下Q235A钢板的极限贯穿厚度分别为16.95,19.17,17.30,21.50mm,计算结果与试验和数值仿真所获得范围误差不大于10%.研究结果为杀爆战斗部毁伤元的设计提供了基础数据以及方法支撑.

钨球侵彻薄靶板的实验研究

通过钨球对薄装甲钢板垂直侵彻试验，发现在极限穿透条件下靶板的破坏模式为开坑和冲塞，且钨球变形程度较大。运用能量守恒原理，建立了极限穿透速度与钨球变形关系式，对钨球在侵彻过程中作刚性假设引起的极限穿透速度计算误差进行了估算，并对侵彻过程中开坑耗能与冲塞耗能也进行了估算。结果表明，开坑耗能与冲塞耗能比值并非常量，而随靶板相对厚度变化。

玻璃钢-聚氨酯泡沫夹层板抗破片侵彻贯穿研究

为研究环氧树脂玻璃钢-聚氨酯泡沫夹层复合材料靶的抗弹性能,利用弹道枪发射钨合金球形破片撞击不同厚度的单层板及不同组合方式的夹层靶板.获得了不同入射速度下靶板的破坏形貌,通过高速摄影测得破片初速与余速,并利用上下调整速度法估算出靶板弹道极限速度,分析了结构特征对复合材料靶比吸收能的影响,在此基础上,对常用理论模型进行计算对比分析.结果表明:玻璃纤维抽拔、拉伸断裂是靶板吸收能量的主要方式;聚氨酯泡沫抗弹性能较差,作为夹层材料主要作用是防护冲击波;靶板的比吸能与面密度之间呈二次函数抛物线关系,而在相同面密度下,夹层板的吸能总体上是随着玻璃钢占比的增加而增强;THOR公式更加适用于这种材料夹层板的弹道极限计算.

基于溴钨灯和LED积分球光源的可调谐光谱分布及光谱匹配

采用溴钨灯和恒流驱动的LED混合作为积分球内部光源,提出了模拟退火算法作为光谱匹配算法,研究了光谱分布可调谐积分球光源的光谱匹配技术。仿真实验表明,该混合光源完全能够定量地模拟CIE-D65和等能光谱分布,且在辐射功率优于LED模拟结果的前提下,LED的数量分别减少79.8%和82.9%,平均相对误差分别减小10%和40.5%。给出了380～900 nm波段最大输出辐亮度不低于50 W/(m2.sr)的直径为0.5 m的光谱分布可调谐积分球光源的混光方案。实验表明,模拟退火算法和恒流驱动方案可应用于光谱分布可调谐积分球光源的工程实践。

介孔TiO_2/WO_3空心球的制备及其可见光光催化性能

以硫酸氧钛和偏钨酸铵为前驱体,以柠檬酸作为络合剂,采用喷雾干燥–高温煅烧两步法制备了介孔TiO_2/WO_3空心球复合材料。利用SEM、TEM、BET、XRD、UV-Vis DRS等手段对样品的形貌、微结构、比表面积、晶相组成和光学性能进行了表征和分析,以亚甲基蓝为模拟降解物考察其光催化性能。结果表明:复合材料为介孔空心球状结构,球体分散好,直径主要分布在1μm左右;球壁由纳米颗粒和空隙构成,随着煅烧温度的升高,颗粒粒径不断增大,空隙孔径不断增大。性能研究结果表明,TiO_2与WO_3复合后,样品对光的吸收范围扩展到了可见光区域,这有利于提高太阳光的利用率;当前驱体中WO3含量为3mol%,样品的煅烧温度为500℃时,复合材料具有最好的光催化性能:对亚甲基蓝降解率可达99.1%,而P25的降解率仅为29.5%。

钨球在侵彻装甲钢板中的变形分析

通过进行不同质量钨球对不同厚度装甲钢板的侵彻试验，得到了极限贯穿速度情况下的钨球变形规律．试验表明，在钨球侵彻装甲钢板的所有速度段，均产生不同程度的变形，且随侵彻速度的不同其变形程度相差较大．本文指出，在进行钨球侵彻装甲钢板问题研究中钨球的变形状况不容忽视．

钨球打钢靶数值仿真研究

通过对钨球垂直撞击钢靶的数值仿真 ,获得了模拟钨球撞击钢板的整个物理图象 ,并给出了多种人们所关心的侵彻过程和物理场的演化数据 。

两种状态钨合金球力学性能及损伤模式对比试验研究

采用静态与动态加载试验的方法,研究了同一牌号、相同尺寸的烧结态与精磨态两种状态的钨合金球的力学性能。同时通过电镜扫描的手段,观察了两种状态的钨合金球试验前表面与内部金相结构及静态试验后表面的损伤模式,并分析了两种状态钨合金球产生力学性能差异的原因。研究结果表明:烧结态钨合金球表面因其钨颗粒与黏结相分布均匀,静态条件下其极限压溃载荷是精磨态钨合金球的2.02倍,动态条件下其性能也明显优于精磨态钨合金球。

钨基高密度合金球的制备工艺

成球工艺直接影响到产品质量及成本等问题,采用圆盘机制球工艺所制得的球坯,经烧结所得钨合金球,与国内外广泛采用的模压法工艺相比,具有生产效率高、成本低等特点。本文讨论了该工艺的可行性及参数对材质性能的影响等问题。

芳纶复合材料抗钨球性能研究

通过弹道试验研究了热固性、热塑性两类树脂基体的芳纶复合材料对钨球的抗贯穿性能,分析了芳纶复合材料对钨球的防护机理,并与装甲钢对钨球的防护性能进行对比分析,实验结果表明:芳纶复合材料与装甲钢相比有更加优异的抗钨球性能,相同面密度时,抗钨球性能提高1.5倍左右;相同防护性能条件下,减重可以接近一半。

氧化钨空心球制备及其光催化性能

在较低温度下制备出氧化钨空心球,一方面可以提高催化剂对光源的利用率,另一方面能够降低催化剂成本。以氯化钨为钨源,将其在70℃下醇解和水解,于磺化聚苯乙烯微球表面形成氧化钨前驱体纳米颗粒,通过煅烧制备了氧化钨空心球。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和综合热分析(TG-DTG)对所制备的产物进行表征。通过光催化降解罗丹明B溶液来测试氧化钨空心球的催化性能,结果表明光照60min后催化剂对罗丹明B溶液的光催化降解率可达86.61%。

小钨球对防弹衣加松木靶的侵彻研究

为获得小钨球对防弹衣加人体等效靶的侵彻性能,对小钨球侵彻Ⅲ级软体防弹衣加25 mm厚红松靶进行了试验研究。在此基础上,结合小钨球侵彻LY-12硬铝靶试验与数值模拟,研究了LY-12硬铝靶与Ⅲ级软体防弹衣加25 mm厚红松靶之间的等效关系,并通过量纲分析方法建立了小钨球侵彻Ⅲ级软体防弹衣加25 mm厚红松靶的弹道极限预测公式,分析了小钨球质量变化对其侵彻性能影响的规律。结果表明:对于小钨球的侵彻,Ⅲ级软体防弹衣加25 mm厚红松靶可等效为6.2 mm厚LY-12硬铝靶;弹道极限预测公式的预测值与试验值吻合良好,并且随着钨球质量的增加,弹道极限近似服从幂函数递减规律。研究结果对单兵破片战斗部的改进设计具有一定的参考价值。