延性材料在冲击作用下的损伤与相变研究

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1页摘要冲击波加载可以产生一系列的极端物理条件：瞬时高温、高压和高应变率等等，在这样的极端作用下，材料的力学、物理化学性能都会产生许多独特的变化。本论文旨在研究延性金属在冲击加载下组织结构的变化，完善延性金属在冲击波加载下的实验数据。本论文分为两部分：一是研究轻气炮冲击加载下的Ti-6AI-4V合金的冲击损伤和冲击相变；二是研究柱面爆轰加载装置下的45#钢和LYl2铝的组织结构变化。在确保Ti-6AI-4V合金完全回收的基础上，分析和设计了一级轻气炮加载回收装置。以不同的冲击速度和飞片进行气炮冲击，回收冲击后的样品利用X射线衍射、扫描电镜等多种测试手段进

2、行表征，研究了冲击波手段对Ti-6AI-4V合金的结构和性能的影响，并初步分析了Ti-6AI-4V合金冲击损伤和冲击相变的机理。研究发现：气炮冲击后，样品中出现微损伤，经历了成核、长大、连接过程．在冲击应力达到一定程度时候发生层裂。同时，气炮冲击作用使Ti-6AI-4V合金发生晶型转变，即B—a7和a—a’转变。Ti-6AI-4V合金的相变在一定程度上可以提高其冲击韧性。此外，利用双套管样的柱面爆轰装置对45#钢和LYI2铝进行爆炸冲击。对回收后的样品利用电子显微镜、X射线粉晶衍射仪、扫描电镜和显微硬度仪等多种测试手段进行表征，研究了冲击波对4515钢和LYl2铝组织结构和性能的影响。

3、研究发现：45#钢在爆炸冲击作用下铁素体和珠光体均发生了一定程度的塑性变形，显微硬度略有提高；LYl2铝在冲击过程中形成极细的枝晶组织，并有一定量的A1：0。生成，显微硬度明显提高。关键词：气炮冲击微损伤层裂冲击相变显微硬度西南科技大学硕士研究生学位论文第1I页AbStractShockwaveloadingcanproduceaseriesofextremephysicalconditions：theinstantaneoushightemperature，thehighpressure，thehighstrainrate，andSO011．Undersuchextremecondi

4、tions，themechanical，physicalandchemicalpropertiesofthematerialswillbechangedalot．Thisthesisaimstostudythechangeshappeningupontheorganizationalstructureoftheductilemetalandtoimprovetheexperimentaldataoftheductilemetalimpactedbytheshockwave．Thepaperisdividedintotwoparts．Inthefirstpart，theshockdama

5、geandthephasechangesoftheTi·-6AL··4Valloybroughtbytheloadingofthelight—gasgunarestudied．Whileinthesecondpart，thechangesoftheorganizationalstructuresofthe45steelandLY12A1loadedinthecylinderdetonationdevicesarediscussed．BasedontheentirerecoveryoftheTi-6A1—4Valloy,aone—light-gasgunrecoveryloadingde

6、vicewasdesigned．Intheexperiments，thespecimenswereimpactedbythelight—gasgunswithdifferentspeedsandflakes．Whereafter，thespecimenswererecycledandtheeffectsoftheshockwaves0nthecrystalstructureandthephysicalpropertiesoftheTi一6A1-4ValloywereanalyzedbyXRD，SEM，andothertestingmethods．Themechanismofthesho

7、ckdamageandtheimpactofitonthephasetransitionoftheTi-6A1．4Valloyhadbeenanalyzedpreliminarily．Itisobservedthattherearemicro-damagesappearinginthesamplesaftertheshockwaves，andthedamageswouldgothroughtheprocessofnucleation，growi