论文摘要
W-Ni-Fe合金由于其具有与贫铀接近的高密度和良好的力学性能以及环境友好的优点,成为目前替代贫铀（DU）最理想的材料,但与贫铀弹相比,由于钨合金在穿甲过程中易产生“蘑菇效应”不利于穿甲,其穿甲威力不能和DU弹相媲美。围绕提高钨合金的“自锐化效应”和绝热剪切带的形成能力,论文采用喷雾干燥—热还原的方法制备了93W-4.9Ni-2.1Fe纳米复合粉末,同时添加微量稀土元素Y,研究了微量稀土掺杂对93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末烧结和显微组织的影响。利用Hopkinson装置研究细晶93W-4.9Ni-2.1Fe的动态力学性能,研究了应变率、晶粒细化和微量稀土元素掺杂对W-Ni-Fe合金动态力学性能的影响,分析了不同应变率（>103s-1）对钨合金动态力学性能的影响规律以及细化晶粒和稀土掺杂对钨合金动态力学性能和绝热剪切带形成的影响,观察分析了显微组织的变化。结果表明：（1）微量稀土能有效的降低粉末的晶粒尺寸,并且微量稀土掺杂能改善粉末的分散度。同时表明纳米级93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末在1380℃-1410℃之间液相烧结可实现材料的近全致密化,比同种成分的传统钨合金的烧结温度降低了120℃左右,合金的相对密度可达99%以上。（2）微量稀土对烧结的致密化和晶粒长大有一定的抑制作用,其抑制作用主要发生在液相烧结阶段。在1410℃烧结时,钨晶粒长大的动力速率常数为从未添加稀土元素的76μm3/min降为添加微量稀土后的23μm/min。（3） 93W-4.9Ni-2.1Fe合金在高应变率（1～2×103s-1）加载下会出现应变硬化和热软化现象,合金强度和延性随着应变率的增大而增加；与传统W-Ni-Fe合金相比,细晶W-Ni-Fe合金在高应变率下具有更高的合金强度和延性,同时能在较低应变率（1.9×103s-1）下形成明显的局部绝热剪切带,表明细化晶粒能提高W-Ni-Fe合金的强度以及绝热剪切敏感性。（4）微量稀土元素Y进一步提高W-Ni-Fe合金在高应变率下的强度和延性,同时有利于绝热剪切带的形成,避免了“蘑菇效应”的产生,对于提高钨合金的穿甲自锐性具有积极影响。
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摘要ABSTRACT目录第一章 文献综述1.1 前言1.2 细晶钨合金制备工艺的研究1.2.1 纳米级粉末的制备1.2.2 超细/纳米粉末的烧结工艺研究1.2.3 微量稀土微合金化的影响1.3 动态性能研究1.3.1 钨合金的动态力学性能1.3.2 绝热剪切在穿甲过程中的作用1.3.3 钨合金中剪切带形成的影响因素1.4 研究方向、发展趋势与本论文的指导思想第二章 实验方案与检测分析2.1 实验目的及方案2.2 实验工艺流程2.3 实验过程2.3.1 纳米级复合粉末的制备2.3.2 成形2.3.3 脱脂、预烧2.3.4 烧结2.4 检测分析2.4.1 密度2.4.2 线收缩率2.4.3 力学性能检测2.4.4 XRD物相检测2.4.5 氧含量的测定2.4.6 金相显微组织观察2.4.7 SEM扫描电镜检测2.4.8 TEM透射电镜检测2.5 动态性能检测2.5.1 试样准备2.5.2 动态力学性能的测试技术第三章 微量稀土对细晶钨合金的烧结特征的影响3.1 纳米复合粉末的制备3.1.1 喷雾干燥粉末特征3.1.2 粉末氧含量控制3.2 预烧过程的研究3.2.1 预烧工艺对氧含量的影响3.2.2 微量稀土Y对材料低温致密化的影响3.3 烧结工艺的研究3.3.1 烧结工艺对烧结致密化的影响3.3.2 稀土微合金化对烧结致密化的影响3.4 显微组织变化3.4.1 烧结温度对显微组织的影响3.4.2 稀土微合金化对显微组织的影响3.4.3 保温时间对显微组织的影响3.5 合金性能和断口形貌3.6 小结第四章 高速加载条件下93W-4.9NI-2.1FE的动态性能研究4.1 高速加载条件下93W-4.9NI-2.1FE的动态性能4.1.1 钨合金在高应变率下的应力-应变相互响应关系4.1.2 应变率对钨合金动态力学性能的影响4.1.3 晶粒细化对钨合金动态力学性能的影响4.1.4 稀土元素对钨合金动态力学性能的影响4.2 钨合金中绝热剪切带的形成及其特征4.2.1 细晶钨合金中绝热剪切带的特征4.2.2 晶粒细化及微量稀土Y对钨合金形成绝热剪切带的影响4.3 小结第五章 结论参考文献攻读硕士学位期间主要的研究成果致谢
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细晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金微细结构与力学行为的研究
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