SiC/GFRP叠层复合装甲旋转超声孔加工轴向力与制孔质量研究

SiC/GFRP叠层复合装甲成型后具有高强度、高硬度、高韧性、高黏性等特点,孔加工极为困难,易出现叠层界面失效、陶瓷崩边、纤维撕裂等损伤。采用新型烧结/钎焊复合工艺薄壁金刚石套料钻,结合旋转超声振动辅助孔加工技术,建立了单颗磨粒的运动学模型,超声振动套孔加工时套料钻与工件周期性地接触分离,其断续切削特性有利于减小轴向力。对SiC/GFRP叠层复合装甲进行制孔试验,分析常规加工和超声辅助加工轴向力的变化规律和制孔质量。研究结果表明,相比于常规套磨加工,超声辅助套磨加工轴向力显著减小,降幅最大达31.8%;超声加工入孔叠层界面处粘结紧密,未出现陶瓷崩碎严重的现象;有效避免了常规加工出孔处不规则隆起和隆起高度较大的缺陷,隆起高度降幅最大达61.03%,显著改善了钻削出孔表面质量,降低了出孔损伤程度,为SiC/GFRP叠层复合装甲的高效低损伤连续孔加工提供了理论参考。

GFRP/Al叠层材料钻削力与制孔质量的实验研究

复合材料与金属组成的叠层结构已在航空航天领域广泛使用,然而在复合材料/金属叠层结构上钻削高质量的孔仍是一个挑战。本文旨在研究钻削工艺参数对GFRP/Al叠层材料钻削轴向力和制孔表面质量的影响。使用普通硬质合金麻花钻对GFRP/Al叠层材料进行“一次性”钻孔,并通过Kistler测力仪测量钻削轴向力。结果表明,最大钻削轴向力随每转进给量增加几乎线性增加,随主轴转速增加小幅降低。钻削工艺参数影响铝合金和GFRP制孔表面质量,高每转进给量会降低铝合金制孔出口毛刺,但是会增加GFRP制孔出口损伤;高主轴转速会增加铝合金制孔出口毛刺和GFRP制孔出口损伤。与每转进给量相比,主轴转速对铝合金和GFRP制孔质量影响更大。

SiC/GFRP复合装甲超声辅助制孔技术研究

针对新型轻质陶瓷材料为核心的高性能复合装甲在常规加工过程中质量差等问题,对SiC/GFRP复合装甲进行超声振动辅助制孔加工技术研究,通过改变机床主轴转速、进给速度等加工工艺参数,探究钻削力的变化。结果表明:提高主轴转速或降低进给速度,可有效减小钻削轴向力;超声振动辅助提高了制孔表面完整性,能显著改善制孔质量。

SiCf/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料制备及组织性能

针对目前航空航天材料结构轻量化的要求,以连续SiC纤维、Ti箔和Ti2AlNb箔为原材料,基于真空热压技术,采用Foil-Fiber-Foil法,通过优化制备工艺,获得SiCf/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料。利用扫描电镜和能谱分析仪对制备的复合材料界面微观组织进行分析,通过密度测试和拉伸试验计算材料的比强度和比刚度。结果表明,在920℃、40 MPa下保温保压1 h,可获得理想的SiCf/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料,SiC纤维排布均匀,Ti/Ti2AlNb界面平直。其中,SiC/Ti界面为0.8μm的TiC,而Ti/Ti2AlNb界面为α+β双相组织和富B2相,均形成良好的冶金结合,有利于载荷传递,保证材料性能。与Ti/Ti2AlNb相比,制备的SiCf/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料的比强度和比刚度分别提高了约16%和28%,实现了材料结构的轻量化。

连续陶瓷SiC纤维增强钛基仿生叠层复合材料热加工工艺研究

以韧性金属Ti箔、连续陶瓷Si C纤维、金属间化合物Ti2AlNb箔为原材料,对箔-纤维-箔进行了单元堆叠,采用真空热压和陶瓷SiC纤维编织技术制备了不同热加工工艺参数下的连续陶瓷Si C纤维增强钛基仿生叠层复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对制备态复合材料微观组织形貌和各组元间界面元素分布进行了分析。结果表明,当热加工工艺参数为920℃/30 min/40 MPa时,复合材料各组元间实现理想冶金结合,陶瓷SiC纤维均匀等距分布于韧性金属Ti基体中,韧性金属Ti箔与金属间化合物Ti2AlNb箔通过元素扩散实现了理想冶金结合。

SiC纤维增强体对叠层复合材料结构性能的影响

针对目前航空航天材料轻量增韧的要求,提出将SiC纤维应用于金属基叠层复合材料,通过将叠层结构与纤维增强结构相耦合的方式,采用箔-纤维-箔法结合真空热压技术制备SiC_f/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料,研究其组织、力学性能及失效机理,并与未添加SiC纤维的叠层材料进行对比。结果表明,加入SiC纤维增强体后,SiC_f/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料在承载过程中,SiC纤维能够改变裂纹扩展方向,延长裂纹扩展路径,从而提高材料韧性。与Ti/Ti2AlNb叠层复合材料相比,由于SiC纤维的加入,SiC_f/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料的密度降低了约3%,高温抗拉强度提高了22%,弯曲强度提高了19%,断裂韧性提高了3倍,冲击韧性提高了15%,断裂韧性提高了3倍。

背板层间粘结性能对SiC UHMWPE复合装甲防弹性能影响的数值分析

为了提高轻型复合装甲弹道防护能力,基于显示动力学有限元分析程序,采用Tiebreak接触方法,建立不同粘结条件下SiC UHMWPE复合装甲抗7.62 mm穿甲燃烧弹的弹道侵彻模型,研究了SiC UHMWPE复合装甲中复合材料背板粘结性能对复合装甲弹道性能、弹道极限速度、能量吸收和损伤模式的影响。结果表明:随着粘结性能提高,SiC UHMWPE复合装甲的弹丸停止时间缩短,背板鼓包高度降低,弹道极限速度降低;随着粘结性能减弱,复合材料背板分层更加明显,更多复合材料以拉伸方式变形破坏,吸收更多的弹体动能。

直升机陶瓷复合装甲发展现状及新型材料应用前景

目前国外军用武装直升机及运输直升机上均配置了轻质装甲材料。相比之下,国内直升机装甲配置在级别类型、数量、单架机面积等方面都远不如欧美发达国家。随着新一代军用直升机对抗弹生存能力提出了更高的要求,国内外对于新型装甲材料的开发也有了较大的进展。本文综述了国内外武装直升机用复合防弹装甲的发展状况,总结了直升机用复合防弹装甲未来的发展需求,分析了目前复合防弹装甲的抗弹机理、选材原则和材料在被武器打击过程中的吸能方式,并展望了梯度功能材料、微叠层材料、石墨烯改性陶瓷等新材料在军用直升机上的应用前景。为满足我国直升机的自主发展需求,我国对于性能优异的新型先进轻质防护材料的开发需求已刻不容缓。只有开发新型装甲材料才能提高我军直升机的生存能力,满足我国武器装备的作战需求,实现与世界先进直升机水平的同步发展。

SiC纤维增强Ti/Ti_2AlNb叠层复合材料制备及界面行为研究

以SiC纤维、Ti箔、Ti_2AlNb箔为原材料,采用箔-纤维-箔方法,通过真空热压技术制备了SiCf/Ti/Ti_2AlNb叠层复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对复合材料相组成和微观组织进行了分析。结果表明,当真空热制造参数为920℃/40 MPa/30 min时,SiC纤维与韧性金属Ti实现良好冶金结合,界面反应产物主要为TiC,界面反应层厚度为0.8μm,C涂层厚度为1.3μm;韧性金属Ti层与金属间化合物Ti_2AlNb层通过Ti,Al,Nb 3种元素相互扩散方式形成固相扩散连接,界面平直,复合材料呈现出理想叠层结构。制备态的SiCf/Ti/Ti_2AlNb叠层复合材料主要由α-Ti,β-Ti,SiC,TiC,O相和B2相构成。在Ti与Ti_2AlNb固相扩散连接过程中,由于Al原子的扩散速率大于Nb原子,且Al是α稳定元素,Nb是β稳定元素,从而导致在Ti/Ti_2AlNb界面区域依次形成α+β双相组织和富B2相。在真空热压实验中,韧性金属Ti层与金属间化合物Ti_2AlNb层固相扩散连接过程依次为:物理接触/α+β双相区形成/富B2相区形成/富B2相区增厚。

都叫T－72其实不一样——2014年坦克两项比赛中的俄方坦克分析

T－72系列作为俄军中装备数量最多的第三代主战坦克，目前依然有2000多辆在役，是俄军装甲兵的绝对中坚力量。 这些T－72中，大部分都是1985年左右服役的T－72B型。该型号相对于早期的T－72主战坦克，改进的重点主要是炮塔前部增厚，加装了由多层叠层钢板、钛合会、铝合金、橡胶等材料构成的复合装甲，厚达435毫米。T－72Б之前的T－72A就由于炮塔浑圆而被西方戏称为称为“多莉·帕顿”（美国女星，以胸围大而著称），T－72B的炮塔更大、更圆，因此被戏称为“超级多莉·帕顿”。