W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料及其高速冲击行为

论文摘要

本文以Zr41.25Ti13.75Cu12.5Ni10Be22.5块体金属玻璃为基体，连续钨丝为增强相，系统研究了Wf／Zr基块体金属玻璃复合材料的制备、力学行为，特别是高速冲击行为，得到以下主要结果：针对现有Wf／Zr基块体金属玻璃复合材料制备方法存在的不足，发明了一种制备Wf／Zr基块体金属玻璃复合材料的新方法，成功制备出φ17×100mm的大尺寸无缺陷Wf／BMG复合材料试样。压缩实验表明：随着钨丝体积分数Vf的增加，Wf／Zr基块体金属玻璃复合材料压缩强度提高，Vf从0％增加到70％，强度从2000MPa增加到2560MPa，提高了24.5％，比文献报道的最大强度2250MPa提高13％；同时，塑性应变和断裂方式也随着Vf而变化：Vf＜50％，随着Vf的增加，剪切带和塑性应变量增加，试样断裂方式为剪切和劈裂；当Vf≥50％时，随着Vf的增加，剪切带和塑性应变量减少。当Vf为50％时，塑性最好，压缩应变值达22.5％，比文献报道的最大值18％提高25％。动态压缩实验表明，在应变率3000s-1以下，Wf／Zr基块体金属玻璃复合材料的动态压缩强度随着应变率的增加而增加。与准静态压缩条件下的均匀脉络纹断口形貌不同，在高应变率下发生绝热剪切破坏，在含有部分脉络纹断口中，还出现了绝热引起的熔化区。采用弹性-理想塑性带应变失效的本构模型Plastic Kinematic模拟结果显示Wf／Zr基块体金属玻璃复合材料侵彻体在侵彻过程具有“自锐”现象，其动能降低比93W合金慢，表明Wf／Zr金属玻璃复合材料具有良好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 金属玻璃研究现状
• 1.2.1 金属玻璃的发展历史
• 1.2.2 金属玻璃的制备技术
• 1.2.3 块体金属玻璃的性能及应用
• 1.2.4 块体金属玻璃的变形与断裂
• 1.3 块体金属玻璃基复合材料的研究进展
• 1.3.1 颗粒增强块体金属玻璃基复合材料
• 1.3.2 纤维增强金属玻璃基复合材料
• 1.4 侵彻用材料的高速冲击行为
• 1.4.1 钨合金的高速冲击特性
• f/Zr-BMG复合材料的高速冲击特性'>1.4.2 W_f/Zr-BMG复合材料的高速冲击特性
• 1.4.3 颗粒增强BMG复合材料的高速冲击特性
• 1.5 本文的研究设想及意义
• 第二章 实验方法与实验条件
• 2.1 实验研究的基本思路与主要内容
• 2.2 实验原材料
• 2.3 实验设备及方法
• 2.3.1 实验设备
• 2.3.2 母合金熔炼
• 2.4 试样的组织分析
• 2.5 试样的力学性能测试
• f/Zr基块体金属玻璃复合材料的制备'>第三章 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的制备
• 3.1 前言
• 3.2 渗流法的不足与新方法的提出
• 3.3 制备工艺参数研究
• 3.3.1 钨丝表面状态对复合材料性能的影响
• 3.3.2 保温温度对复合材料组织和性能的影响
• 3.3.3 保温时间对复合材料组织和性能的影响
• 3.4 残余应力对金属玻璃及其复合材料组织的影响
• 3.5 金属玻璃及其复合材料的热稳定性
• f/BMG复合材料的制备'>3.6 大体积W_f/BMG复合材料的制备
• 3.7 本章小结
• f/Zr基块体金属玻璃复合材料的准静态力学特性'>第四章 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的准静态力学特性
• 4.1 前言
• 4.2 准静态压缩特性
• 4.3 准静态拉伸特性
• 4.4 三点弯曲特性
• 4.5 讨论
• 4.6 本章小结
• f/Zr基块体金属玻璃复合材料的动态压缩特性'>第五章 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的动态压缩特性
• 5.1 前言
• 5.2 实验原理
• 5.3 实验结果
• 5.3.1 块体金属玻璃的动态压缩特性
• f/Zr基块体金属玻璃复合材料的动态压缩特性'>5.3.2 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的动态压缩特性
• 5.4 结果分析
• 5.5 本章小结
• f/Zr基块体金属玻璃复合材料的高速冲击行为'>第六章 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的高速冲击行为
• 6.1 前言
• f/Zr基块体金属玻璃复合材料的侵彻性能'>6.2 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的侵彻性能
• 6.2.1 侵彻"自锐"性
• 6.2.2 复合材料强度对侵彻性能的影响
• 6.2.3 靶板对侵彻性能的影响
• 6.3 靶板的微观结构响应
• 6.4 本章小结
• f/Zr基块体金属玻璃复合材料侵彻过程数值模拟研究'>第七章 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料侵彻过程数值模拟研究
• 7.1 前言
• 7.2 数值计算模型及材料参数
• 7.3 模拟结果及分析
• 7.3.1 93W合金侵彻体的侵彻过程
• f/Zr块体金属玻璃复合材料侵彻体侵彻过程'>7.3.2 W_f/Zr块体金属玻璃复合材料侵彻体侵彻过程
• 7.3.3 两种材料模拟结果对比
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录:博士学习阶段发表的相关学术论文与获奖情况