ZrCuNiAl塊體非晶的Taylor撞擊行為及侵徹性能.pdf

1、以Zr50.7Cu28Ni9Al12.3塊體非晶合金為研究對(duì)象,本文進(jìn)行了其Taylor撞擊實(shí)驗(yàn)和對(duì)低碳鋼厚靶板的高速、超高速侵徹實(shí)驗(yàn),研究了其動(dòng)態(tài)力學(xué)行為。
　　基于應(yīng)力波理論對(duì)塊體非晶合金Taylor撞擊過程中的力學(xué)行為進(jìn)行了理論分析,認(rèn)為彈體撞擊端在入射壓縮波與側(cè)面反射稀疏波的共同作用下,經(jīng)歷了一維應(yīng)變狀態(tài)(1-DStateofStrain)到一維應(yīng)力狀態(tài)(1-DStateofStress)的變化,解釋了觀察到的拉應(yīng)力條件下

2、的破壞特征,認(rèn)為其發(fā)生破壞的微觀機(jī)理為自由體積失穩(wěn)觸發(fā),變形產(chǎn)生的溫升在變形局域化后促進(jìn)軟化。撞擊產(chǎn)生的外部高溫會(huì)促進(jìn)失穩(wěn),并在變形局域化后疊加在變形溫升的基礎(chǔ)上加劇熱軟化效應(yīng)。由于破壞過程為拉應(yīng)力支配,且粘滯流動(dòng)層高溫影響下變厚,其裂紋尖端擴(kuò)展方式在剪切轉(zhuǎn)變和拉伸轉(zhuǎn)變方式之間波動(dòng)。根據(jù)其晶化相特征提出其晶化相為在高壓影響下快速大量形核,在大應(yīng)力偏量影響下局部的有序原子團(tuán)相互靠近,粘連形成的大晶體組織。
　　研究了高速(>200m

3、/s)條件下塊體非晶合金彈體侵徹低碳鋼的過程中,彈體形狀、侵徹速度對(duì)侵徹效果的影響。流體近似條件下理論分析表明,彈體越尖銳,受到的阻力越小;彈體速度越高,相同侵徹深度阻力越大。但強(qiáng)度效應(yīng)影響下,同等侵徹深度時(shí),彈體越尖銳,應(yīng)力水平越高,越易屈服發(fā)生破壞,造成的靶板變形量越小,剩余的能量也越高,質(zhì)量損失越嚴(yán)重。由于塊體非晶合金強(qiáng)度大于靶體材料,而不銹鋼強(qiáng)度低于靶體材料,造成能量釋放的方式不同。因此速度的增加導(dǎo)致非晶合金侵徹效果減弱,而不銹

4、鋼侵徹效果增強(qiáng),但高速水平下非晶合金的侵徹效果優(yōu)于不銹鋼。超高速(>800m/s)條件下,非晶合金邊破碎邊侵徹,造成彈體動(dòng)能損失較快,因而彈坑較淺,但同時(shí)碎片的產(chǎn)生對(duì)彈坑徑向的材料影響更大,所以影響層更深。而不銹鋼由于塑性變形的連續(xù)性,因而侵徹深度深但影響區(qū)淺。侵徹過程中產(chǎn)生的形變?cè)斐砂邪宀牧系募庸び不?而熱量造成鐵素體的再結(jié)晶,塊體非晶合金熔融層對(duì)彈坑表面的覆蓋使得熱影響更為直接持久,導(dǎo)致了硬度的分布規(guī)律。應(yīng)力應(yīng)變的分布決定了絕熱剪切