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W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料及其高速冲击行为

作　者: 王志华
导　师: 陈光；陈国良
学　校: 南京理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 块体金属玻璃 复合材料 断口形貌 高速冲击 力学性能
分类号: TG139.8
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 246次
引　用: 4次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 文献综述  10-40
  1.1 引言  10
  1.2 金属玻璃研究现状  10-20
    1.2.1 金属玻璃的发展历史  10-12
    1.2.2 金属玻璃的制备技术  12-14
    1.2.3 块体金属玻璃的性能及应用  14-18
    1.2.4 块体金属玻璃的变形与断裂  18-20
  1.3 块体金属玻璃基复合材料的研究进展  20-29
    1.3.1 颗粒增强块体金属玻璃基复合材料  20-25
    1.3.2 纤维增强金属玻璃基复合材料  25-29
  1.4 侵彻用材料的高速冲击行为  29-38
    1.4.1 钨合金的高速冲击特性  30-36
    1.4.2 W_f/Zr-BMG复合材料的高速冲击特性  36-37
    1.4.3 颗粒增强BMG复合材料的高速冲击特性  37-38
  1.5 本文的研究设想及意义  38-40
第二章 实验方法与实验条件  40-44
  2.1 实验研究的基本思路与主要内容  40
  2.2 实验原材料  40
  2.3 实验设备及方法  40-42
    2.3.1 实验设备  40-41
    2.3.2 母合金熔炼  41-42
  2.4 试样的组织分析  42
  2.5 试样的力学性能测试  42-44
第三章 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的制备  44-58
  3.1 前言  44
  3.2 渗流法的不足与新方法的提出  44-45
  3.3 制备工艺参数研究  45-51
    3.3.1 钨丝表面状态对复合材料性能的影响  45-47
    3.3.2 保温温度对复合材料组织和性能的影响  47-49
    3.3.3 保温时间对复合材料组织和性能的影响  49-51
  3.4 残余应力对金属玻璃及其复合材料组织的影响  51-54
  3.5 金属玻璃及其复合材料的热稳定性  54-56
  3.6 大体积W_f/BMG复合材料的制备  56-57
  3.7 本章小结  57-58
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  58-75
  4.1 前言  58
  4.2 准静态压缩特性  58-64
  4.3 准静态拉伸特性  64-68
  4.4 三点弯曲特性  68-71
  4.5 讨论  71-73
  4.6 本章小结  73-75
第五章 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的动态压缩特性  75-85
  5.1 前言  75
  5.2 实验原理  75-77
  5.3 实验结果  77-83
    5.3.1 块体金属玻璃的动态压缩特性  77-79
    5.3.2 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的动态压缩特性  79-83
  5.4 结果分析  83-84
  5.5 本章小结  84-85
第六章 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的高速冲击行为  85-94
  6.1 前言  85-86
  6.2 W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的侵彻性能  86-89
    6.2.1 侵彻"自锐"性  86-87
    6.2.2 复合材料强度对侵彻性能的影响  87
    6.2.3 靶板对侵彻性能的影响  87-89
  6.3 靶板的微观结构响应  89-93
  6.4 本章小结  93-94
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  94-108
  7.1 前言  94-95
  7.2 数值计算模型及材料参数  95-96
  7.3 模拟结果及分析  96-105
    7.3.1 93W合金侵彻体的侵彻过程  96-100
    7.3.2 W_f/Zr块体金属玻璃复合材料侵彻体侵彻过程  100-104
    7.3.3 两种材料模拟结果对比  104-105
  7.4 本章小结  105-108
第八章 结论  108-110
致谢  110-112
参考文献  112-122
附录:博士学习阶段发表的相关学术论文与获奖情况  122

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 非晶态合金
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