钨极高压微电弧温度模型的建立与验证

为提高一体式微球形钨探针的制备成功率,对制备过程中高压微电弧进行了研究。建立了钨极高压微电弧的多物理场耦合仿真模型以计算电极间距在0.5~2.0 mm、电压在1~12 kV时的电弧温度分布;然后对仿真结果进行最小二乘拟合,进而得到了电弧温度与放电参数之间的数学模型;最后,基于Boltzmann作图法搭建了光谱测温系统,并对数学模型进行了验证。研究结果表明:电弧呈椭球形分布,近阳极区存在高温屏障,阳极温度远低于阴极温度;电弧温度与电压、电极间距之间均为类抛物线性关系;模型计算结果与实验结果的平均相对误差为3.3%。该模型可用于计算电弧温度,从而实现钨探针的可控制备。

一种考虑球体变形的钨球侵彻低碳钢深度计算模型

为了研究钨球在高速撞击下的变形行为对侵彻效果的影响,对钨球侵彻半无限低碳钢靶进行试验研究,得到<1600 m/s冲击速度下钨球变形特征和靶板侵彻深度随冲击速度的变化规律。在此基础上构建钨球侵彻塑性变形模型。将钨球变形模型和球形空腔膨胀阻力模型相结合,建立钨球变形侵彻深度计算模型。对比不同撞击速度下钨球变形侵彻模型、刚性侵彻模型的计算结果。对比结果表明,变形侵彻模型能够更加准确地计算钨球对半无限靶的侵彻深度,计算结果与试验相比最大误差20%(正误差15%,负误差5%),精度较刚性侵彻模型提升42.86%。

冰球和钨珠非正冲击下T800-CFRP层合板损伤特性的研究

通过试验和仿真相结合的方法研究了T800碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板在冰球和钨珠非正冲击作用下的损伤特性。首先开展了冰球和钨珠在给定工况下高速撞击T800-CFRP层合板试验,以此对仿真模型的有效性进行验证;然后讨论了T800-CFRP层合板在两种冲击体以不同冲击能量与冲击角度作用下的损伤特性及其差异性。研究表明:钨珠在冲击能量较低时就能对层合板造成穿孔损伤,但随着冲击能量增大层合板的损伤程度呈下降趋势;冰球对层合板造成损伤的冲击能量阈值与钨珠的相比要高很多,且随着冲击能量的增加损伤程度明显加剧;钨珠在冲击角度为45°和60°时造成的损伤与正冲击的情况相比要更加严重,而冲击角度为30°时造成的损伤却小于正冲击的情况;冰球冲击时,层合板的损伤程度随冲击角度的增加而减小。该研究有助于深化对T800-CFRP层合板在冲击载荷作用下的损伤与破坏行为的认识,具有重要的科学意义和工程应用价值。

UHMWPE背板厚度对铝复合板抗侵彻增强效应分析

为研究超高分子聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)背板厚度对铝复合板抗钨球侵彻效果的影响,利用数字图像相关方法(digital image correlation method,DIC)与X射线电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)得到UHMWPE受到冲击后的动态响应及局部破坏。建立钨球以不同速度侵彻Al/UHMWPE复合板的有限元模型,研究不同冲击速度下UHMWPE背板厚度对复合靶板吸能性能的影响,所用背板厚度为1.6~20 mm。结果表明:铝板在冲击作用下发生绝热剪切破坏,正交铺设纤维层产生纤维凸起和分叉应变带。随着背板厚度增大,纤维层由剪切破坏向拉伸破坏过度,纤维层应变带由十字形转变为X形。UHMWPE板厚度的增大有效地阻碍了铝块塞体运动,从而增加了破片侵彻铝板的时间与动能消耗。UHMWPE背板厚度对吸能性能影响呈先快速上升至阈值,后缓慢下降的趋势,说明PE板到达一定厚度后,通过增加厚度的方法来提升其吸能性能的作用有限。

球磨工艺对细颗粒钨粉质量及硬质合金晶粒夹粗的影响

利用球磨机对细颗粒钨粉进行分散处理,研究球磨过程不同转速、不同时间对细颗粒钨粉粒度及团聚颗粒的影响。将球磨后的钨粉制备成碳化钨粉和硬质合金,通过合金金相组织的对比分析找到细颗粒钨粉球磨工艺与合金晶粒夹粗的关联性,为合金晶粒夹粗问题提供新的解决思路。结果表明:选用21 r/min、80 min的球磨工艺分散处理的钨粉团聚颗粒最少,制备的碳化钨粉生产的硬质合金WC晶粒大小均匀、无夹粗出现。

兰钨球磨对纳米钨粉团聚的影响

采用超声喷雾干燥制备的前驱体为原料,经过两阶段低温还原和球磨工艺的结合使用制备了纳米钨粉。通过还原前后粉末形貌的对比,分析了钨粉还原过程中的形貌特征。采用第一段低温还原后得到的兰钨为原料,对比了在不同阶段球磨对还原后钨粉团聚状态的影响。对所制备的纳米钨粉进行了SAXS粒度表征。结果表明:钨粉的形貌和结构具有"遗传性";兰钨阶段的球磨有效地打碎了颗粒之间的团聚,有利于颗粒之间的分散;钨粉的球磨不能打碎纳米颗粒之间的硬团聚。SAXS检测结果表明,使用两阶段还原和球磨相结合的工艺制备的纳米钨粉平均粒径为35nm。

钨合金珠性能测试方法的探讨

研究了钨合金性能的测试方法 ,采用钨合金珠的压溃性能来表征有关物理力学性能。根据钨合金珠的压溃强度与其压缩应变的关系 ,推算出不同珠径的压溃硬度及压缩应变 ,这种方法解决了钨合金珠性能的测试问题 。

高比重合金的固相烧结

研究了高能球磨制得的ＷＮｉＦｅ预合金粉末的特性及粉末压坯在固相烧结时的物理力学性能。结果表明，高能球磨可以制得均匀的预合金粉，在１４００～１４４０℃固相烧结可以近全致密和得到非常细（２～５μｍ）的多角形Ｗ晶粒，合金的抗拉强度可达９００ＭＰａ以上，延伸率为３％左右。

钨球侵彻铝合金板的弹道极限研究

弹道极限是终点效应学的重要研究方面。针对钨球侵彻铝合金板的情况,参照相关试验方法,并结合有限元法,提出了一种确定弹道极限的方法;利用结果数据,拟合了不同弹靶条件下弹道极限的经验公式。采用文中方法所得弹道极限,与实验结果相比差别较小,证明了该方法的合理性。

高能球磨钨基高密度合金超细粉末的烧结

研究了采用行星式高能球磨机球磨后的９７Ｗ－２Ｎｉ－１Ｆｅ（质量分数，％）高密度合金混合粉末的特性和烧结行为．实验结果表明，球磨可以生成纳米晶粉末和Ｗ的超饱和固溶体，产生大量的缺陷，促进烧结致密化，在１２５０～１４２０℃固相烧结时可以达到几乎全致密和得到非常细的晶粒．作者还对烧结过程中出现的问题进行了初步探讨．

钨合金球制造工艺的研究

对钨合金球的成形、烧结工艺、材质选择、性能检测等问题进行了研究．结果表明，圆盘造球机制备钨合金球是一种理想的工艺．球的压溃试验是确定烧结参数的直接依据，钨合金球的压溃数据更能准确地代表成品钨合金球的性能．

高密度活化钨粉低温烧结近全致密化行为

采用物理化学方法制备超细高密度活化钨粉(W-0.1%Ni复合粉末,质量分数),研究球磨时间对活化钨粉形貌及其物理性能的影响,探讨球磨处理对该高密度活化钨粉烧结致密化行为的影响,并与超细纯钨粉末的烧结致密化行为进行对比。结果表明:微量活化元素镍的添加及球磨处理能明显加速钨粉的低温烧结收缩速率,显著促进钨粉的烧结致密化程度;球磨5 h后,活化钨粉在1 600℃下烧结即可达到近全致密化(致密度为99.4%),此外,镍元素的添加和球磨处理也能显著促进钨晶粒的长大。

成形压力与粉末粒径对钨铜复合材料烧结性能的影响

为进一步提高钨铜合金的致密度和简化制备工艺,研究了粉末粒度与成形压力对无压烧结制备的W-15Cu复合材料致密度的影响。发现随着球磨时间延长,钨铜粉末发生明显的细化和圆化,粉末分布更为均匀,烧结活性有较大提高,合金性能更加优异,组织结构更加良好,致密度相应提高。通过对烧结试样密度和铜含量的测定,得到不同成形压力下材料致密度和铜含量随烧结温度的变化曲线,发现随着成形压力增大,材料的烧结致密度升高,铜流失的现象得到一定的控制。

钨合金球坯制备新工艺分析

用圆盘造球工艺制备了钨合金球坯，此种工艺具有生产效率高、产品质量稳定、成本低和易操作等特点．与模压法相比，采用此工艺可使压力分布更均匀，材质更致密。本文讨论了圆盘制球工艺中钨合金球坯的受力状态、密度均匀性和球径控制等问题。

高能球磨法制备纳米晶纯钨粉末的研究

通过高能球磨法制备了纳米纯钨粉末。着重研究了过程控制剂、球料比以及球磨时间对钨粉的晶粒尺寸、形貌的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对样品的结构、形貌进行了表征。研究结果表明:纳米纯钨粉末的最佳球磨参数为:5%(质量分数)过程控制剂(无水乙醇)、球料比约15∶1、球磨时间约50 h。在此参数下制备的粉末颗粒形状近似球状,其平均晶粒尺寸为15nm。

一种高温真空旋转设备的研制

设备主体结构包含高温加热控制系统、旋转圆环体、电机动力系统、块状样品拆换系统、真空系统、控制系统、支撑台架等主要部分。其中旋转圆环体用直径Φ50mm壁厚2mm、316L不锈钢管弯制而成圆环状,留有钨球及样品测试用安装活接口。管道内部装有钨球,旋转环随轴转动模拟钨球在不同温度、不同流速下对管道内壁及内部电器件的磨损情况。圆环管道中心直径1000mm,设备要求极限温度为650℃,极限真空为2Pa,系统在各实验温度点的漏率均优于5×10^-8Pa·m^3/s。

用高能球磨粉末制备的高比重钨合金的组织与性能

采用高能球磨方法将普通钨重合金混合粉制成球磨粉 ,经冷等静压和 1480℃液相烧结制得高比重钨合金。研究了其显微组织结构和力学性能 ,结果表明 ,高能球磨粉烧结钨合金较普通粉烧结钨合金在保持高延性和韧性的同时 ,拉伸强度明显提高 ;此外 。

WC粉体的高能球磨超细化

采用高能球磨工艺对WC粉体进行超细研磨。研究了粉体颗粒度及晶粒度的大小随球磨时间的变化关系。发现随球磨时间的增加 ,粉体颗粒度不断细化 ,最后趋于稳定 (0 .4μm) ;粒度分布曲线出现明显的三峰特征 ,分别位于细 (微米 )区、超细 (亚微米 )区和极细 (纳米 )区。研磨细化的WC粒子具有纳米晶 (1 0nm)结构。探讨了WC粉体高能球磨细化机理与纳米晶结构特性。

高能球磨合成W-Ni-Fe纳米复合粉末特性

采用ｘ衍射、ＢＥＴ氮吸附法和ＤＴＡ差热分析方法对球磨后的９０Ｗ－７Ｎｉ－３Ｆｅ（质量百分数）纳米复合粉的组织结构变化、表面特性和热稳定性进行了系统的研究。ＸＲＤ和ＤＴＡ的分析结果表明：球磨可以生成纳米复合粉，晶粒内部产生很大的晶格畸变，同时球磨产生的密度和缺陷使原子扩散加快，形成超饱和固溶体、非晶和扩大Ｗ在粘结相中的溶解度，ＢＥＴ氮吸附结果证明了球磨使粉末产生微孔，比表面、中孔表面和孔径降低。

机械球磨对TiC/W复合材料组织性能的影响

采用机械高能球磨法制备出TiC/W纳米晶复合粉体,复合粉体经压制并在1823K烧结制备得到TiC/W复合材料。研究了机械球磨对TiC/W复合材料组织结构和力学性能的影响。结果表明,球磨后的烧结组织均匀致密,没有缝隙和空洞出现。机械球磨能够降低烧结温度,提高块体致密度和室温抗弯强度;抗弯断口形貌在球磨后逐渐变平整,断裂形貌由沿晶断裂转变为穿晶断裂。