爆炸烧结中金属粉末颗粒的尺寸效应

采用环状飞片柱面收缩爆炸方法,研究了FT15高速钢粉末在冲击波作用下,因粉末粒度的差异而引起的颗粒效应:在动态冲击载荷的作用下金属细粉比粗粉吸收的能量多,温度高,致使细粉比粗粉表层更易熔化,熔化量也相对增加。同时发现在FT15高速钢混合粉爆炸烧结后粉末中的大颗粒与小颗粒的变形规律不同。     

爆炸粉末烧结颗粒沉能和温度分布规律分析

借助于ls-dyna有限元分析程序对爆炸粉末烧结过程中颗粒间的变形和沉能过程进行了数值模拟,将爆炸烧结过程中颗粒间的结合和沉能机制区分为微爆炸焊接、微摩擦焊接、微孔隙闭合等,在考虑摩擦效应和传热的基础上计算了由上述沉能方式引起的热力耦合的颗粒温度分布,给出了爆炸烧结过程中不同沉能机制形成的局部高温区域,计算结果同爆炸烧结实验现象吻合良好。结果表明:温度由颗粒表面向颗粒中心呈较大的梯度分布,在适当的冲击压力下,颗粒表面温度将达到材料熔点。     

陶瓷粉末平面爆炸烧结裂纹的形成

对ＳｉＣ粉末的爆炸绕结过程进行了数值模拟，计算了粉末中入射冲击波和反射冲击波压力；与实验测得的压力峰值吻合良好，从计算结果出发，讨论了ＳｉＣ粉末烧结中裂纹形成的机制。     

金属粉未爆炸烧结的机理

本文采用环状飞片柱面收缩爆炸方法,研究了GF_3高速钢粉末在冲击波作用下,瞬时(几微秒)产生高温高压,使颗粒表面熔化,在随后激冷凝固过程中形成微晶组织,使粉末颗粒相互粘结在一起,达到烧结的目的。     

爆炸驱动颗粒多相材料形成射流的实验研究

为研究近场过程中射流结构的发端和成长,通过高速摄影技术记录干燥及未饱和沙壳在爆炸流场中的动态破碎过程,得到了沙壳破碎发端的临界条件,不同饱和度的沙壳形成射流的数目和平均质量,以及射流体质量的累积分布. 研究结果表明,少量的间隙液体,即使质量分数仅为3.22%,也足以明显推迟未饱和沙壳破碎的发生,使得所形成的射流结构明显增密,这种增密效应一直延续到液体的饱和度达到64.8%. 同时随着饱和度的增加,射流的质量分布也明显收窄,趋向于其特征质量. 炸药的类型对爆炸驱动形成的射流结构也有明显的影响,高爆速的8701驱动的颗粒射流结构明显比TNT驱动的射流结构更细密,且分布更均匀.     

爆炸烧结中多孔材料等压推广冲击状态方程

针对多孔材料在高速冲击下的孔隙闭合特征推导出计入熔化效应的反映孔隙塌缩的p-α(压力-孔隙度)关系式;从密实体的冲击绝热方程出发,利用密实体的冲击雨贡尼奥(Hugoniot)数据沿等压线推广得到了多孔体的冲击状态方程.利用计入熔化效应的p-α关系式和等压推广的多孔材料冲击状态方程计算了多孔铁粉的p-v(压力-比容)和D-u(冲击波速-质点运动速度)关系,计算结果同冲击压缩实验数据符合良好,除个别实验点外,相对误差均小于4%,证实该方程有较好的计算精度.     

爆炸焊接轧制复合板的结合界面研究

通过实验测试不同爆炸焊接工艺 轧制获得的1Cr18Ni9Ti/20G复合板结合界面的组织、强度和性能进行了比较研究。实验表明：用下限获得的微小波状界面的爆炸焊接复合板，才能实现成功轧制，而大波状复合板本身存在一定的微观缺陷，在轧制时由于分层会使轧制失效。     

SiC纳米包覆颗粒烧结行为的分子动力学模拟

碳化硅(SiC)制备在核燃料研究中具有重要意义,例如新型事故容错核燃料采用SiC作为关键基体材料。研究SiC纳米包覆颗粒的烧结行为对优化新型核燃料基体材料制备工艺具有指导意义。该文根据纳米颗粒熔点变化规律,验证了Tersoff势函数进行SiC分子动力学模拟的可行性和模型参数的准确性;考察了纯相SiC、富硅(SiC@Si)和富碳(SiC@C)这3种典型SiC纳米颗粒的烧结演化过程;并对烧结过程进行了定量描述,通过烧结颈生长、能量演变和原子扩散等参量分析了烧结机制,重点关注包覆层结构对SiC烧结行为的影响,从而获得包覆颗粒烧结机理。研究结果表明：包覆层的原子扩散性会促进颗粒原子整体迁移,从而加速整体烧结行为。SiC@Si颗粒比SiC@C颗粒更易发生包覆层原子扩散,因而SiC@Si颗粒更易发生烧结;较低的加热速率在一定程度上有利于烧结进行,但并不影响包覆颗粒的原子扩散模式。研究结果对SiC纳米颗粒烧结机制给出了定量解释,有助于理解SiC烧结制备过程的规律。     

爆炸载荷下金属材料断裂机制的实验研究

通过爆炸加载试验观察分析其金相组织,研究低碳钢和硅锰钢材料的裂纹生成、扩展和断裂机制,为榴弹威力设计、破片控制提供依据。研究表明,低碳钢壳体断裂机理属剪切断裂,而硅锰钢壳体断裂机理则是以径向断裂为主。     

金纳米颗粒烧结的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了不同尺寸Au纳米颗粒在烧结过程中晶型转变及烧结颈长大机制.研究发现纳米颗粒的烧结颈生长主要分为两个阶段:初始烧结颈的快速形成阶段和烧结颈的稳定长大阶段.不同尺寸纳米颗粒烧结过程中烧结颈长大的主要机制不同:当颗粒尺寸为4 nm时,原子迁移主要受晶界(或位错)滑移、表面扩散和黏性流动控制;当尺寸在6nm左右时,原子迁移主要受晶界扩散、表面扩散和黏性流动控制;当颗粒尺寸为9 nm时,原子迁移主要受晶界扩散和表面扩散控制.烧结过程中Au颗粒的fcc结构会向无定形结构转变.此外,小尺寸的纳米颗粒在烧结过程中由于位错或晶界滑移、原子的黏性流动等因素会形成hcp结构.     

蒸镀太安薄膜的机理研究

以实验为基础对真空蒸镀太安炸药薄膜的机理进行研究.通过机理分析,阐明了真空度对薄膜质量的重要性;论述了蒸发温度和蒸发速率对薄膜形成的影响,绘制出太安蒸发速率与温度的关系曲线,计算出太安蒸发分子的平均速率与平均动能.实验表明太安是受热升华而蒸发的;提出了最佳蒸镀温度、提高吸附性的措施及薄膜生长类型对性能的影响.     

活性破片引爆屏蔽装药机理研究

采用弹道实验对活性破片引爆屏蔽装药作用行为进行研究,且与同质量钨合金破片引爆能力进行对比,并基于AUTODYN-2D平台对破片冲击起爆屏蔽装药行为展开数值模拟研究,通过数值模拟与实验结果的对比得到活性破片引爆屏蔽装药机理.结果表明,10g活性破片在1 287m/s以上碰撞速度下,能可靠引爆设有10mm厚LY12硬铝或6mm厚A3钢面板的注装B炸药,而同质量钨合金破片在1 527m/s碰撞速度下,只能造成屏蔽装药碎裂而不能将其引爆.活性破片撞击金属面板后,自身在装药内部发生的剧烈化学反应是其引爆装药的主控机制,这显著降低了破片引爆屏蔽装药所需的动能.     

自蔓延预热粉体爆炸固结Mo/Cu FGM

采用新型水介质双向爆炸固结装置,结合自蔓延预热粉体技术制备了Mo/Cu功能梯度材料(FGM).观测了Mo/Cu FGM的显微结构,分析了爆炸固结机制.所制备样品的相对密度从Mo层的94.2%到Cu层的98.4%,呈现良好的梯度变化,样品整体相对密度达95.5%.Mo/Cu FGM电导率为国际退火铜标准(IACS)的27%.第3层、第4层的热导率分别为204.76和249.71 W·m-1·K-1.Mo/Cu FGM第1层与第2层的剪切强度为214.8Mpa.     

基于PBX炸药粘结体系优化的特性研究

为提高PBX炸药能量输出,提出以粘度和硬度为主要衡量指标的正交试验,对实验数据进行拟合,分析变化规律,优化了PBX炸药用粘结体系. 并对优化前后PBX炸药进行水下爆炸对比实验,结果表明:PBX炸药优化粘结体系质量配比为HTPB:DBP: TDI:TPB=50:50:4.6:0.06,粘结体系优化PBX炸药水下爆炸总能量增加了0.13倍TNT当量,总能量达到2.1倍TNT当量,该研究获得了提高PBX炸药能量的一种新方法.     

爆炸焊接压力焊机理研究

实验表明，爆炸焊接界面虽然具有熔化、扩散和压力的特征，但不能用熔焊和扩散焊机理来解释爆炸焊接界面的成因。通过实验和理论研究，提出并证实了爆炸焊接是一种特殊的压力焊。为了获得没有熔化的微小波状的良好界面，爆炸焊接装药参数应取焊接窗口的下限。