钨球对碳纤维增强复合材料包覆碳化硼陶瓷侵彻效应

为研究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composite,CFRP)包覆碳化硼(B_(4)C)陶瓷在钨球侵彻下的破坏机制与防护性能,开展不同弹靶径厚比D/T(D为钨球直径,T为陶瓷厚度)下钨球对CFRP包覆B_(4)C陶瓷板(下文简称靶板)的侵彻试验和数值仿真研究。通过弹道冲击试验,掌握钨球穿靶后的剩余速度以及靶板破坏形貌,分析钨球以不同速度侵彻靶板后B_(4)C陶瓷和CFRP的破坏特征;构建钨球侵彻靶板的数值仿真模型,通过再现试验结果验证模型准确性,对比分析CFRP对钨球侵彻效果的影响;基于仿真模型计算得到的数值仿真数据建立钨球垂直侵彻靶板的剩余速度计算模型,并通过试验数据验证计算模型的精度。研究结果表明:钨球垂直侵彻下,CFRP迎弹面呈圆形破口,背弹面呈十字形破口,背弹面破坏面积大于迎弹面,且随撞击速度和靶板厚度的增加,背弹面破坏面积的变化幅度大于迎弹面;与单一B_(4)C陶瓷板相比,CFRP包覆B_(4)C陶瓷板的抗侵彻性能提高4.8%;所建立的钨球垂直侵彻靶板的剩余速度计算模型计算结果的相对误差绝对值不大于15%。

钨丝集束复合材料穿甲弹芯穿甲过程的数值模拟研究

采用DYNA3D有限元程序,通过建立合理的计算模型,对钨丝集束复合材料穿甲弹芯及钨合金穿甲弹芯的穿甲过程进行了数值模拟研究。对模拟结果进行了对比分析,探讨了钨丝集束穿甲弹芯穿甲性能优于普通钨合金弹芯的原因,并对数值模拟结果进行了试验验证,为未来集束穿甲弹芯的设计与进一步研究提供了可靠的理论及实验资料。

钨丝增强块体非晶复合材料的研究进展

块体非晶合金在钨丝增强作用下,在保持高强度、高硬度的同时,可有效提高其密度并具有良好的自锐性,因此引起了国内外专家学者的广泛关注。本文综述了国内外钨丝增强块体非晶复合材料的制备方法、界面特性、力学性能及变形行为的研究现状,对今后的研究方向进行了展望。

金属基复合材料中纤维增强体涂层的研究现状

纤维是性能优异的增强体,普遍运用于增强金属基复合材料。基体与纤维之间的界面结构和性能对金属基复合材料的力学和物理性能起显著的影响。表面涂层技术能改进界面结构,是提高复合材料性能最为有效的途径之一。综述用于增强金属基体的几种重要纤维:C纤维、SiC纤维、W纤维等的表面涂层处理技术以及对金属基复合材料的界面、综合性能的影响,指出纤维涂层技术的研究方向。

碳化钨颗粒增强金属基复合材料涂层组织及其摩擦磨损性能

以Ni60A自熔合金粉末和微、纳米碳化钨粉末为原料,利用感应熔敷技术在Q235钢表面制备了微、纳米碳化钨复合材料耐磨涂层;利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪及X射线衍射仪观察分析了复合材料涂层的显微组织结构;考察了复合材料涂层在室温滑动干摩擦条件下的耐磨性能.结果表明:复合材料涂层主要由团聚状纳米碳化钨颗粒、微米WC颗粒和γ-Ni固溶体组成,其组织结构均匀,与基体之间形成完全冶金结合;复合材料涂层在滑动干摩擦条件下表现出优异的耐磨性能及良好的承载能力,其磨损率随载荷增加变化不大,这主要归因于微米WC增强相和团聚状纳米WC增强相的良好固溶强化、弥散强化及细晶强化作用.

集束式钨丝穿甲弹穿甲性能研究

针对钨合金和贫铀动能穿甲弹弹芯沿轴线方向上强度不高的情况,采用黏结法制备出一种新型的钨丝集束复合弹芯,并对该弹芯材料制成的模拟弹进行了穿甲侵彻试验,利用数值模拟的方法对其侵彻过程进行了分析。研究结果表明,利用钨丝集束方法制作穿甲弹用弹芯材料在原理上是可行的,能够充分发挥钨丝的高强度和大长径比的性能与结构优势,试验结果与理论预测的侵彻机制一致。

Zr基非晶合金/W丝复合材料动态断裂模式研究

利用Hopkinson压杆装置(SHPB)和SEM等研究室温下经过不同工艺处理的Zr基非晶合金/W丝复合材料的动态力学性能及断裂模式。结果表明,由工艺4制备的复合材料具有最好的动态压缩性能,在0.8MPa打击压力下,其动态抗压强度达到3965MPa。该复合材料动态压缩断裂模式为混合断裂模式,包括剪切断裂和纵向开裂,W丝呈现劈裂和屈曲特征。

钨丝/非晶复合材料的冲击性能研究

对钨丝增强锆基非晶复合材料在不同温度下的冲击性能进行试验,研究钨丝非晶复合材料的断裂方式,与钨合金比较两者不同的断口形貌。结果表明,钨丝/非晶复合材料冲击韧性低于钨合金,但其受低温影响较小,在-40℃下的冲击功和常温相比基本不变。冲击断口主要有钨丝和非晶基体的剥离,非晶基体的断裂,钨丝的断裂(其中钨丝在横向断裂时有时伴有纵向裂纹)3种断裂方式。

钨纤维增强金属玻璃复合材料分段弹体侵彻性能研究

结合穿甲实验,基于复合材料细观有限元模拟,系统开展针对钨纤维增强金属玻璃复合材料分段弹体侵彻性能的研究,并与复合材料长杆弹进行对比分析。结果表明,相对于复合材料长杆弹显著的穿甲"自锐"行为和优异的侵彻性能,复合材料分段弹体在侵彻过程中的"自锐"特性有所减弱,且弹体结构容易发生分散,进而导致弹体侵彻能力明显降低。另外,分段数目和分段间隔等因素对复合材料分段弹体的侵彻性能具有一定影响,但总体而言,不同构型分段弹体的侵彻能力均弱于复合材料长杆弹。

钨颗粒增强锆基非晶复材弹侵彻行为的数值模拟

在钨颗粒增强锆基非晶复合材料近似各向同性条件下,使用Johnson-Cook模型描述其侵彻行为。给出了一组本构模型参数,并基于ANSYS Workbench和LS-DYNA使用热力耦合的方法对复材弹侵彻603装甲钢靶的过程进行了数值模拟。结合SEM和EDS分析了复材弹在侵彻各个阶段的变形情况,并分别与靶场试验结果及非晶弹模拟结果进行对比。结果表明,该模拟能较好地反映出复材弹侵彻行为,钨颗粒的加入极大地提高了复合材料的侵彻能力。该研究为模拟研究钨颗粒增强锆基非晶复合材料的侵彻性能提供一条思路。

钨丝/非晶复合材料的制备方法和力学行为研究进展

钨丝/非晶复合材料具有密度大、复合强度高和自锐特性,在侵彻方面具有很好的应用前景而备受关注。本文主要综述了国内外钨丝/非晶复合材料的制备方法和动静态力学行为,并提出了需要进一步解决的问题。

钨增强块体非晶复合材料的研究进展

钨增强块体非晶复合材料属于一种新型材料,具有高强度、高硬度和耐磨损等优质性能,而且还具有非常优越的穿甲性能,在国防军事上有广阔的应用前景。所以国内外学者对钨增强块体非晶复合材料的制备方法、准静态和动态的力学性能和侵彻穿甲方面进行了广泛的研究,研究表明,钨增强块体非晶复合材料的性能与增强相钨的形态、体积分数、直径、环境温度、应变速率等密切相关。本文综述了钨增强块体非晶复合材料的国内外研究现状,并对其制备方法、力学性能和侵彻穿甲性能3个方面在不同影响因素下的差异性进行了总结和归纳,同时对未来的研究工作和方向进行了展望。