Ni-Al和Cu-Ni-Al反应药型罩的反应性及侵彻性能研究

发布时间：2020-10-20 07:46

　　 反应结构材料(RSM)因具有独特的力学和能量双重特性,是动能和化学能良好的耦合载体,因而具有许多潜在的军事用途。反应药型罩的侵彻毁伤问题,因涉及到反应结构材料能否实现对目标的内部释能而具有重要的研究意义。本文以宏观结合微观的形式,研究了镍-铝(Ni-Al)和铜-镍-铝(Cu-Ni-Al)反应结构材料作为聚能药型罩材料反应性和侵彻性能。首先,采用免烧结粉末冶金法制备Ni-Al和Cu-Ni-Al反应药型罩,并以45#钢进行静破甲实验,结果表明Cu-Ni-Al反应药型罩与Ni-Al反应药型罩相比,具有更强的侵彻能力,穿深增加了42%。其次,对靶板孔洞残余射流进行能谱分析,结果表明在以半无限靶板为目标时,Ni-Al基反应射流以金属间化合反应释能为主。通过对比残余射流层中的Fe元素含量,得出Cu降低了反应射流与靶板的相互作用,从而增强了穿深毁伤效果。最后利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能量分散光谱和维氏显微硬度观察和分析回收的靶板孔壁。结果表明Ni-Al和Cu-Ni-Al反应射流侵彻后的靶板,孔壁头部和尾部均呈现出分区的微观结构,分为残余射流区、白色区、变形区和基体组织。射流在侵彻过程中速度迅速衰减,但白色区(马氏体和奥氏体的混合物)在孔壁尾部更宽,尾部的组织显微硬度也高于头部。本文对Ni-Al反应射流侵彻半无限靶板时的毁伤机理做出分析,并从侵彻和释能两个角度解释了Cu增强Ni-Al反应材料侵彻性能的原因,可为RSM应用于聚能药型罩提供实验数据和技术支持。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TJ410.333
【部分图文】：

中北大学学位论文的重视。[22]分析了体积百分含量对 Ni-Al 反应材料的释能影响，于反应，这是因为当材料富 Al 时，由于 Al 很软，冲击下限制。DTA 的热分析结果表示，等体积百分含量的 Ni-如图 1.1 所示。刘晓俊等[23]对 3 种不同配比的 W-Zr 反用高速摄影记录了撞击过程中的反应性，结果表明 W-性，其中富含 Zr 的试样具有最强的反应性，同时还受王肖义等[24]对质量比 4:6、5:5、3:7 三种配比的 Fe-Al 反析表示 4:6 质量比的 Fe-Al 反应材料具有最大的反应热

图 1.2 不同战斗部破片对舱段模拟件的毁伤效果[29]帅俊峰等人[30]对复合反应破片侵彻钢靶进行了实验研究，结果表明，Ti-PTFE 反应破片的爆燃效果要好于 Al-PTFE。黄亨建等人[31]设计并制备了 Al-PTFE 毁伤增强型破片来提高破片式防空武器的毁伤效果。结果表明，该破片具有传统毁伤，同时兼备爆炸、冲击、超压、纵火等毁伤作用。Jin 等[32]对 Ni-Al-W 反应破片的力学性能和毁伤效果进行了研究，起爆后对破片进行了回收，结果表明由于冲击硬化，Ni-Al-W 破片并没有碎裂，但破坏孔径是 Fe 破片的 3 倍。（2）反应药型罩Baker 等[33]对含 Al 反应材料制成的反应药型罩毁伤进行了研究，分别制备了厌氧氧平衡、富氧及对照组无氧（Al 1100）四种类型药型罩，并对美陆军标混凝土靶进行了静破甲实验。结果表明，反应药型罩造成的毁伤效果比相同结构的 Al 药型罩要好，其

图 1.3 四种药型罩的毁伤效果[33]图 1.4 不同炸高反应药型罩的毁伤效果[33]Matsys 公司报道，他们采用热等静压法制备了接近钢密度的特殊结构金属反应，如图 1.5 所示。另外，Matsys 公司还采用热等压工艺制备了密度接近 W、尺
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