镍铝基材料反应性及力学性能研究
发布时间：2021-04-17 17:25
金属活性复合材料在高温或高速等外界刺激下,会发生燃烧或爆轰效应,因其具有动能与化学能的双重特性,所以在军事上的应用前景十分广阔。本文采用模压成型技术制备了不同成分比例的Ni-Al活性复合材料,并对其进行力学性能与反应性能测试,通过对实验现象与数据进行分析、归纳,初步获得Ni-Al活性复合材料成分配比与性能之间的关系。同时向Ni-Al材料中添加低熔点金属Zn、Pb作为粘结剂,研究其对Ni-Al活性复合材料力学与反应性能的影响。主要研究成果如下:（1）五种不同比例的Ni-Al活性复合材料最大压缩应力随着Al含量的增加,形成先增大后减小的趋势。其中当Ni-Al质量比为1:1时,材料的最大压缩应力此时达到最大。材料塑性方面,五种材料的塑性整体较差,成分配比对Ni-Al复合材料的塑性基本没有影响。随着应变率的提高,五种Ni-Al活性复合材料的最大压缩应力都有较大增加,Ni-Al活性复合材料对应变率较为敏感。在2000s-1、4000s-1、6000s-1应变率加载条件下五种不同比例的Ni-Al活性复合材料均不会发生金属间化合反应。...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Matsys公司利用HIP法制备的金属活性材料Fig.1-1Matsys"metalactivematerialpreparedbyHIPmethod（3）爆炸成型
中北大学学位论文9铝基活性复合材料制成的反应药型罩，并对美陆军标混凝土靶进行了毁伤性能研究，毁伤效果如图1-3所示。实验结果显示，在炸高为装药直径的一倍的条件下，氧平衡组反应药型罩对目标靶板的孔径毁伤效果最好，因此可将其可用于对混凝土等硬目标形成大孔径穿深。（a）AL1100-0（b）Oxygendeficient（c）Oxygenbalanced（d）Oxygenrich图1-3四种铝基活性材料药型罩对混凝土靶侵彻结果Fig.1-3Damageresultsoffourenergeticmedicatedmasksonconcretetargets美国海军水面作战中心(Navalsurfacewarfarecenter，NSWC)[58]在2011年制备出高密度反应材料(Highdensityreactivematerials，HDRM)的反应破片。与传统破片相比，该材料的密度与力学性能相差无几，其释放的能量为传统炸药的两倍，对舱段模拟件的毁伤效果为传统材料的五倍。图1-4为传统破片与反应破片对舱段模拟件的不同毁伤效果图。
中北大学学位论文10（a）传统破片（b）反应破片(a)TraditionalFragments(b)ReactionFragments图1-4不同战斗部破片对舱段模拟件的毁伤效果Fig.1-4Damageeffectsofdifferentwarheadfragmentsoncabinsimulation二十一世纪初期，美国含能材料和加工技术委员会[59]（CAEMMT）整理了各个科研单位的研究成果，阐述了目前金属活性材料的研究现状，综合介绍了这些材料在战斗部中的应用，并展示了目标部件的毁伤效果图，如图1-5所示。并为其未来的发展道路指明方向。图1-5含能破片对导弹制导部件侵彻毁伤结果Fig.1-5DamageresultsofenergeticfragmentspenetratingmissileguidancecomponentsTucker[60]等人分别利用静压压制方法制作了W-Al、Ti-Al、Ni-Al三种金属活性复合材料，改变压制试样的致密度，并对靶板进行静破甲实验，分析材料致密度对毁伤结果的影响。实验结果显示，金属活性复合材料的反应温度和试样的的孔隙率对侵彻效果影响很大。Wang[61]等人研究采用电沉积和热压的方法制备了具有放热性能和力学性能的多层Al/Ni高能结构材料，并系统地研究了压缩应变速率对多层Al/Ni高能结构材料的组织演变和压缩性能的影响。随着准静态压缩应变率的增加，在不同热压时间下制备的两种Al/Ni多层膜的压缩强度略有提高。R.Claridge[62]等人对通过模压成型法制备了用Ni-Al活性复合材料制成的圆柱形试
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni-Al含能结构材料的制备和性能[J]. 张度宝,汪涛,鱼银虎,潘剑锋,王卫. 稀有金属材料与工程. 2017(11)
[2]反应结构材料制备技术的研究现状[J]. 陶玉强,白书欣,阳世清,李顺. 中国有色金属学报. 2017(10)
[3]烧结工艺对Ni/Al/W含能反应材料性能的影响[J]. 张会华,梁栋,刘桂涛,朱曦光,王志威,陈敏,刘凯,葛文艳,李德林. 兵器材料科学与工程. 2017(02)
[4]Al/Ni爆炸箔电爆特性及驱动飞片能力研究[J]. 王窈,孙秀娟,郭菲,付秋菠. 火工品. 2016(03)
[5]新型自清洁射孔弹实验研究[J]. 朱建新. 中北大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]Al/W/PTFE粒径级配关系对材料强度影响的实验研究[J]. 乔良,涂建,赵利军,龚苹,马爱娥,张先锋,张将,乔光利. 兵器材料科学与工程. 2014(06)
[7]基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料[J]. 王成国,林俐菁,刘红丽,王莉,薛克敏,袁宝国. 精密成形工程. 2012(06)
[8]含能破片撞击引燃屏蔽炸药的实验研究[J]. 叶小军,李向东. 弹箭与制导学报. 2009(06)
[9]多功能含能结构材料研究进展[J]. 张先锋,赵晓宁. 含能材料. 2009(06)
[10]PTFE/Al反应材料制备工艺及性能[J]. 阳世清,徐松林,张彤. 国防科技大学学报. 2008(06)
博士论文
[1]聚能粒子流的形成与侵彻研究[D]. 刘迎彬.中国科学技术大学 2012
[2]PTFE/A1含能反应材料力学性能研究[D]. 徐松林.国防科学技术大学 2010
[3]纳米及纳米复合材料在铝热剂中的应用研究[D]. 王毅.南京理工大学 2009
硕士论文
[1]Ni-Al和Cu-Ni-Al反应药型罩的反应性及侵彻性能研究[D]. 孙淼.中北大学 2019
[2]金属/聚四氟乙烯反应材料制备和动态力学特性[D]. 陈志优.北京理工大学 2016
[3]Ni-Al-W活性复合材料组织与性能关系研究[D]. 宋丹丹.北京理工大学 2015
[4]燃烧式含能破片的配方与性能研究[D]. 刘智华.南京理工大学 2010
[5]纳米复合含能材料的制备与性能表征[D]. 池钰.中国工程物理研究院 2006
本文编号：3143843
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Matsys公司利用HIP法制备的金属活性材料Fig.1-1Matsys"metalactivematerialpreparedbyHIPmethod（3）爆炸成型
中北大学学位论文9铝基活性复合材料制成的反应药型罩，并对美陆军标混凝土靶进行了毁伤性能研究，毁伤效果如图1-3所示。实验结果显示，在炸高为装药直径的一倍的条件下，氧平衡组反应药型罩对目标靶板的孔径毁伤效果最好，因此可将其可用于对混凝土等硬目标形成大孔径穿深。（a）AL1100-0（b）Oxygendeficient（c）Oxygenbalanced（d）Oxygenrich图1-3四种铝基活性材料药型罩对混凝土靶侵彻结果Fig.1-3Damageresultsoffourenergeticmedicatedmasksonconcretetargets美国海军水面作战中心(Navalsurfacewarfarecenter，NSWC)[58]在2011年制备出高密度反应材料(Highdensityreactivematerials，HDRM)的反应破片。与传统破片相比，该材料的密度与力学性能相差无几，其释放的能量为传统炸药的两倍，对舱段模拟件的毁伤效果为传统材料的五倍。图1-4为传统破片与反应破片对舱段模拟件的不同毁伤效果图。
中北大学学位论文10（a）传统破片（b）反应破片(a)TraditionalFragments(b)ReactionFragments图1-4不同战斗部破片对舱段模拟件的毁伤效果Fig.1-4Damageeffectsofdifferentwarheadfragmentsoncabinsimulation二十一世纪初期，美国含能材料和加工技术委员会[59]（CAEMMT）整理了各个科研单位的研究成果，阐述了目前金属活性材料的研究现状，综合介绍了这些材料在战斗部中的应用，并展示了目标部件的毁伤效果图，如图1-5所示。并为其未来的发展道路指明方向。图1-5含能破片对导弹制导部件侵彻毁伤结果Fig.1-5DamageresultsofenergeticfragmentspenetratingmissileguidancecomponentsTucker[60]等人分别利用静压压制方法制作了W-Al、Ti-Al、Ni-Al三种金属活性复合材料，改变压制试样的致密度，并对靶板进行静破甲实验，分析材料致密度对毁伤结果的影响。实验结果显示，金属活性复合材料的反应温度和试样的的孔隙率对侵彻效果影响很大。Wang[61]等人研究采用电沉积和热压的方法制备了具有放热性能和力学性能的多层Al/Ni高能结构材料，并系统地研究了压缩应变速率对多层Al/Ni高能结构材料的组织演变和压缩性能的影响。随着准静态压缩应变率的增加，在不同热压时间下制备的两种Al/Ni多层膜的压缩强度略有提高。R.Claridge[62]等人对通过模压成型法制备了用Ni-Al活性复合材料制成的圆柱形试
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni-Al含能结构材料的制备和性能[J]. 张度宝,汪涛,鱼银虎,潘剑锋,王卫. 稀有金属材料与工程. 2017(11)
[2]反应结构材料制备技术的研究现状[J]. 陶玉强,白书欣,阳世清,李顺. 中国有色金属学报. 2017(10)
[3]烧结工艺对Ni/Al/W含能反应材料性能的影响[J]. 张会华,梁栋,刘桂涛,朱曦光,王志威,陈敏,刘凯,葛文艳,李德林. 兵器材料科学与工程. 2017(02)
[4]Al/Ni爆炸箔电爆特性及驱动飞片能力研究[J]. 王窈,孙秀娟,郭菲,付秋菠. 火工品. 2016(03)
[5]新型自清洁射孔弹实验研究[J]. 朱建新. 中北大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]Al/W/PTFE粒径级配关系对材料强度影响的实验研究[J]. 乔良,涂建,赵利军,龚苹,马爱娥,张先锋,张将,乔光利. 兵器材料科学与工程. 2014(06)
[7]基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料[J]. 王成国,林俐菁,刘红丽,王莉,薛克敏,袁宝国. 精密成形工程. 2012(06)
[8]含能破片撞击引燃屏蔽炸药的实验研究[J]. 叶小军,李向东. 弹箭与制导学报. 2009(06)
[9]多功能含能结构材料研究进展[J]. 张先锋,赵晓宁. 含能材料. 2009(06)
[10]PTFE/Al反应材料制备工艺及性能[J]. 阳世清,徐松林,张彤. 国防科技大学学报. 2008(06)
博士论文
[1]聚能粒子流的形成与侵彻研究[D]. 刘迎彬.中国科学技术大学 2012
[2]PTFE/A1含能反应材料力学性能研究[D]. 徐松林.国防科学技术大学 2010
[3]纳米及纳米复合材料在铝热剂中的应用研究[D]. 王毅.南京理工大学 2009
硕士论文
[1]Ni-Al和Cu-Ni-Al反应药型罩的反应性及侵彻性能研究[D]. 孙淼.中北大学 2019
[2]金属/聚四氟乙烯反应材料制备和动态力学特性[D]. 陈志优.北京理工大学 2016
[3]Ni-Al-W活性复合材料组织与性能关系研究[D]. 宋丹丹.北京理工大学 2015
[4]燃烧式含能破片的配方与性能研究[D]. 刘智华.南京理工大学 2010
[5]纳米复合含能材料的制备与性能表征[D]. 池钰.中国工程物理研究院 2006
本文编号：3143843
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