刚玉球/铝合金复合材料的制备及其抗弹性能研究

论文摘要

轻质装甲材料的研制一直是国防工业的关键技术,它直接关系到士兵和武器装备的安全,因此受到各个国家的普遍关注。本论文提出了一种将刚玉球硬质相与铝合金软质相复合形成抗弹材料的构想,并研究了该复合材料的制备方法及其抗弹性能。得到以下主要结论:1.本文提出了一种制备金属陶瓷复合材料的新方法-粉体填充熔化法,并用它成功制备了刚玉球/铝合金复合材料。2.粉体填充熔化法制备界面润湿的刚玉球/铝合金复合材料的工艺参数为:混合粉体Al-3wt%K2ZrF6-3wt%Mg,热处理工艺900℃×0.75h。3.通过穿甲燃烧弹打靶验证,刚玉球与铝合金不润湿的复合靶板的质量防护系数为3.24,刚玉球与铝合金润湿的复合靶板的质量防护系数为1.33。4.复合材料的密度在2.502.78g/cm3之间,等于或低于铝合金密度。5.刚玉球受力时与相邻球体发生碰撞,把弹丸的集中冲击载荷变成局部分布载荷;硬质刚玉球与软质铝合金交替排布,加快了弹丸的激波反射和衰减速率,从而提高了复合靶板的抗弹性能。6.刚玉球与铝合金润湿与否决定了板靶在受到弹丸撞击后的损伤形式。对于刚玉球与铝合金不润湿的板靶,刚玉球的飞溅和板靶的破裂是主要损伤形式;对刚玉球与铝合金润湿的板靶,刚玉球的破碎与剥落是主要损伤形式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 装甲材料的发展
• 1.2.1 钢装甲
• 1.2.2 铝合金装甲
• 1.2.3 钛合金装甲
• 1.2.4 复合材料装甲
• 1.2.5 陶瓷材料装甲
• 1.3 陶瓷装甲材料的发展趋势
• 1.3.1 陶瓷基复合材料的分类
• 1.3.2 梯度功能材料（FGM）
• 1.4 陶瓷装甲材料存在的问题及本课题的研究思路
• 1.5 金属陶瓷材料的制备方法
• 1.5.1 搅拌复合铸造法
• 1.5.2 自蔓延高温合成法（SHS）
• TM原位生成法'>1.5.3 XD^TM原位生成法
• 1.5.4 无压浸渗法
• 1.5.5 粉末冶金法
• 1.5.6 反应喷射沉积法（RSD）
• 1.5.7 气-液反应工艺（VLS 反应法）
• 1.5.8 混合盐法
• 1.5.9 放热分散技术
• 1.5.10 原位接触反应法
• 1.6 本课题的研究目的和意义
• 1.7 本文研究的主要内容
• 1.8 课题的创新点
• 第二章 实验过程及研究方法
• 2.1 原材料与设备
• 2.1.1 原材料
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 制备工艺的选择
• 2.3 实验步骤
• 2.4 实验方案
• 2.5 实验流程图
• 2.6 密度测试
• 2.7 成分和相组成分析
• 2.7.1 能谱分析
• 2.7.2 X 射线衍射分析
• 2.8 抗弹测试
• 2.8.1 抗弹特性
• 第三章 复合材料制备以及润湿性分析
• 3.1 引言
• 3.2 刚玉球/铝合金系统的润湿性
• 3.3 改善陶瓷/金属系统的润湿性的方法
• 3.4 工艺参数对刚玉球/铝合金复合材料制备的影响
• 3.4.1 温度的影响
• 3.4.2 镁元素的影响
• 2ZrF₆ 的影响'>3.4.3 K₂ZrF₆的影响
• 3.4.4 气氛的影响
• 3.5 泡沫铝合金
• 3.6 本章小结
• 第四章 刚玉球/铝合金复合材料的抗弹性分析
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 穿深结果分析
• 4.3.2 破坏形式分析
• 4.4 抗弹机理分析
• 4.4.1 刚玉球与铝不润湿的复合板靶的抗弹机理
• 4.4.2 刚玉球与铝润湿的复合板靶的抗弹机理
• 4.4.3 声阻抗对抗弹性的影响
• 4.5 润湿性对板靶损伤机制的影响
• 4.5.1 刚玉球与铝不润湿时板靶的损伤机制
• 4.5.2 刚玉球与铝润湿时板靶的损伤机制
• 4.6 抗弹过程中能量转化分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文