钨合金绝热剪切研究

钨合金绝热剪切研究

绝热剪切是材料或构件内剪应变高度集中的狭窄区域，是高应变率加载条件下材料变形、断裂的特殊机制。绝热剪切变形局部化广泛存在于各种金属、岩土和高分子材料等在遭受爆炸、侵彻、高速碰撞、高速切削和高速磨损等高应变率载荷下的高速变形过程中，提高钨合金材料的绝热剪切性能以增强钨合金杆弹的侵彻性能是目前的研究热点之一。我国五二研究所、中科院力学所、中国科技大学和报价理工大学等单位对此进行了一些研究。

半个世纪以来，对绝热剪切变形的研究，主要集中在3个方面：第一，从材料的本构关系出发，建立绝热剪切变形局部化的失稳模型，探寻材料绝热剪切失稳判据及绝热剪切带的扩展规律；第二，从微观组织、结构出发探寻不同成分、组织的材料内的绝热剪切带的微观组织结构特征以及其形核、长大的微观影响因素；第三，采用计算机数值模拟技术对绝热剪切带的演化规律及其内应立场、应变场和温度场进行研究。

魏志刚等用分离式Hopkinson压杆装置对预扭转后的斜圆柱试件进行冲击试验，不仅观察道绝热剪切带，同时观察到如果最大剪切应力方向和钨颗粒的取向一致，则失效的是钨颗粒脆性断裂、粘结相破坏、钨-钨界面分离和钨-粘结相界面分离等几种破坏机制共同作用的结果。许沭华等对预扭转和未扭转钨合金杆弹弹道实验后的残余弹体和碎片进行了细观组织分析，发现钨合金预扭转后钨晶粒变形方向与最大剪应力方向接近，因此在弹靶冲击过程中有利于绝热剪切变形和剪切破坏的发生。从残余弹头上观察到的绝热剪切带说明，预扭转弹在侵彻过程中要比未扭转弹更易于自锐，这是预扭转杆弹侵彻能力得到提高的根本原因。谭成文等为了定量评价不同材料对绝热剪切变形的敏感程度，采用绝热剪切扩展能－绝热剪切敏感因子表征这一差异，并建立了相应的实验测试系统，定量地解决了绝热剪切敏感性地评价和测试问题。