轧制工艺对D6A钢微观组织和力学性能的影响

为了研究轧制工艺对D6A钢组织及力学性能的影响,分别制备了87%和93%压下量的D6A钢,并通过EBSD和拉伸性能测试进行了分析。结果表明,随轧制压下量由87%增加至93%,D6A钢中晶粒尺寸显著减小,由5μm减至1μm,小角度晶界含量则大幅增加,由55%增至80%。随轧制压下量的增加,D6A钢的抗拉强度及屈服强度均显著增加,其中抗拉强度由1175 MPa增加至1245 MPa,屈服强度则由1010 MPa增加至1195 MPa,而断后延伸率则有所降低,由19%降低至17%。同时,绘制了拉伸过程中加工硬化率变化曲线,分析表明,随着轧制压下量的增加,晶界及亚晶界强化提升了钢材的抗拉及屈服强度,而由于过于细小的晶粒和亚晶粒贮存位错的能力不足,使材料在变形时因缺乏加工硬化而过早发生颈缩导致其塑性降低。

超细晶D6A钢动态拉伸力学特性实验研究

为了推进超细晶D6A钢在半穿甲战斗部壳体上的应用,研究了动态加载下其宏观力学行为和细观变形机理。运用旋转盘式Hopkinson拉杆技术,开展了超细晶D6A低合金钢(平均晶粒尺寸为510 nm)的动态拉伸实验,获得了不同应变率(500~1000 s^(−1))下超细晶钢的应力-应变曲线。运用TEM观测微观形貌,从细观层次研究了高应变率拉伸作用下超细晶钢的动态力学特性。结果表明,超细晶D6A钢具有较高的动态拉伸强度和良好的延展性。并且,晶粒细化和纳米析出相(渗碳体)是超细晶钢同时拥有高强度和较好韧性的重要因素;在动态拉伸过程中析出的大量纳米级渗碳体,与高密度晶界共同作用限制了位错运动,从而产生额外的塑性变形抗力,有效提升了超细晶钢的强度;在塑性变形阶段超细晶钢出现的明显应力下降现象,是可动位错密度增高的结果。

D6A钢在轧制过程中的强韧化机理

通过轧制-热处理工艺能够使D6A钢的强度显著提高。为了探究其强韧化机理,本实验采用热轧及两相区温轧退火工艺,获得微米级D6A合金钢样品,微观组织为铁素体基体及粒状渗碳体。通过室温拉伸实验、SEM、X射线衍射、EBSD等手段对实验钢的显微组织和力学性能进行表征,结果表明:随着变形量的增加,晶粒尺寸由4.5μm细化为1.5μm,渗碳体的含量逐渐增加,小角度晶界的比例升高,屈服强度和抗拉强度不断增加,伸长率略有降低,说明轧制过程使亚晶粒的尺寸不断降低,晶界面积增加,位错滑移受到的阻力增大。同时,本研究对不同轧制变形量实验钢的位错密度进行计算,当轧制变形量为88%时,位错密度最高,此时加工硬化的程度最高。随着变形量的增加,第二相强化和晶粒细化引起的强度增量呈不断上升的趋势,位错强化引起的强度增量先升高后降低,D6A钢的主要强化方式为第二相强化、细晶强化及位错强化。

D6A、921和45钢的动态破坏与低压冲击特性

通过对称碰撞研究了D6A、921和45钢的动态损伤与破坏行为。利用自由面速度的双波结构,结合材料在常压下的弹性纵波声速,确定了三种钢的低压Hugoniot关系,同时给出了三种钢的弹性Hugoniot屈服极限以及层裂强度。但是发现,屈服极限和层裂强度的材料分散性明显,在其影响下,层裂强度对加载幅度以及应变率的依赖性得不到体现,从而在其不确定度范围内,可将层裂强度看成一个常数。提出了一个唯象的损伤演化方程,在此基础上,对实验结果进行了部分数值模拟,数值模拟给出的层裂强度远大于近似解析模型的计算结果,两者之间的差异有待进一步研究。

轧制-退火工艺制备超细晶D6A钢的微观组织与织构

对D6A钢热轧板进行了两相区轧制及退火处理,获得超细晶D6A合金钢样品,微观结构特征为纳米尺寸的球粒状渗碳体弥散分布于亚微米尺寸的铁素体组织中。实验结果表明:随着退火温度由550℃升高至650℃,铁素体晶粒被拉长现象逐渐减弱直至消失,晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势,在550℃时达到最小尺寸400nm;同时渗碳体尺寸逐渐由70增加至140nm,其质量分数分数由9.6%降低至3.6%;随着退火温度升高,实验钢沿α和γ取向线分布的{112}<110>、{111}<112>和{001}<110>织构强度逐渐减弱,600℃退火后消失,{110}<001>与{112}<111>织构逐渐增强,硬度随退火温度升高由472HV逐渐减小至423HV。细晶强化、纳米尺寸渗碳体的析出强化,以及织构强化的共同作用是超细晶D6A钢的主要强化机制。

不同壳体装药在混凝土中爆破威力初步分析

文中对碳纤维复合材料、D6A钢壳体装药在混凝土中的爆炸破坏效应进行了初步研究,并结合波阻抗原理及能量方法对不同材料壳体装药爆破进行了对比分析。理论分析表明,由于碳纤维材料与混凝土及炸药材料的波阻抗比较接近,较钢壳体更适合冲击波的传播和爆炸能量的传递,因此,碳纤维复合壳体装药对混凝土结构的破坏范围较钢壳体装药更大。

装药在空气及混凝土靶中爆炸威力试验研究

文中对复合材料、D6A钢壳体装药在混凝土靶中的爆炸破坏效应进行了试验研究。分析表明,同样装药情况下,复合材料壳体装药爆炸产生的冲击波超压相对D6A钢壳体装药要高;复合材料壳体装药爆炸不会产生破片对远距离目标造成破坏;而D6A钢壳体装药爆炸产生的破片对远距离目标具有一定的杀伤效应;从混凝土靶中爆炸破坏效应来看,复合材料壳体装药在阻抗匹配方面要比D6A钢壳体装药好,且更利于爆炸冲击波的传播;同样装药情况下,复合材料壳体装药爆炸对靶体爆炸驱动有效能量大于D6A钢壳体装药。