装甲钛合金的研究与应用现状
发布时间：2021-01-18 03:10
综述了国内外装甲钛合金的研究现状,主要论述了抗弹性能及抗毁伤机理、附加装甲结构单元技术、应用基础研究等;介绍了抗弹性能考核评价及板材验收规范,主要包括抗弹性能考核评价方法、抗弹性能指标体系建立、板材验收标准制定情况等。通过对装甲钛合金应用现状和发展趋势的分析,加深人们对装甲钛合金材料和应用技术的理解,推动装甲钛合金材料的工程化应用。在进一步论述装甲钛合金应用现状的基础上,提出了未来装甲钛合金研究发展趋势。
【文章来源】：钛工业进展. 2020,37(04)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同穿甲弹丸侵彻条件下钛合金靶板的宏观损伤形貌(弹丸均自上而下侵入靶板)
美国国防科技信息中心(DTIC)在2003年发布的报告中指出，钛合金材料在装甲防护领域的应用中常见的损伤破坏模式为绝热剪切冲塞破坏和崩落破坏，如图2所示[7]。为了更好的认识钛合金靶板的宏微观损伤破坏特征，揭示其抗弹机理，研究人员对钛合金材料的宏微观损伤行为和抗弹机理开展了大量的研究，目前主要集中在钛合金靶板的绝热剪切冲塞破坏行为的研究和其背部崩落破坏行为的研究两方面。在美国陆军实验室的支持下，德克萨斯大学埃尔帕索分校的Martinez等人[6,7]使用圆柱形4340钢制侵彻体在633～1 027 m/s的速度范围内对厚度为25 mm的Ti6Al4V合金靶板进行了绝热剪切冲塞实验。研究表明，在弹丸侵彻靶板的过程中，靶板内平行和垂直于弹丸侵彻方向上会形成绝热剪切带，剪切带内伴有微孔洞和微裂纹的成核长大;绝热剪切带和微裂纹的数量都随着弹速的增加而增加。Murr等人[7]进一步的研究表明:随着弹速的增加，靶板内绝热剪切带的宽度从10μm增大到了21μm，绝热剪切带内微裂纹长度所占绝热剪切带总长度的比例由8%增加到了87%。结合这些研究，Murr等人[7]指出:Ti6Al4V合金靶板以冲塞为特征的损伤破坏行为是由绝热剪切局域化行为及其诱发的微裂纹贯通连接所主导的近似圆柱形的流变机制决定的。Wells等人[8]通过使用高能X射线(XCT)技术，原位观察了金属装甲材料和陶瓷装甲材料在穿甲弹侵彻条件下的响应行为。其中对于Ti6Al4V合金靶板(损伤形貌如图3所示)损伤模式和耗能机制的研究也证实了前述学者的观点。
钛基复合材料和钛基复合装甲结构单元通常采用粉末冶金法制备。Gu等人[13]较早开展了由粉末冶金方法制备的Ti6Al4V合金及其复合材料动态力学行为和抗弹行为的研究。研究表明，通过粉末冶金方法制备的Ti6Al4V合金经进一步的热等静压后，其抗弹性能和美国军标中装甲钛合金Class 2的材料相近。Nesterenko等人[14]开展的基于Ti6Al4V合金板材的复合装甲结构研究表明，钛基复合装甲结构单元在长杆形模拟穿甲弹丸的侵彻过程中发生严重的自侵蚀，并伴有弹丸侵彻路径的偏转。弹靶作用过程中长杆形弹丸这种响应特征使得钛基复合装甲结构单元表现出优异的抗弹性能。图4为这种钛基复合装甲结构单元的基本结构和长杆形弹丸侵入靶板后损伤特征示意图[14]。在功能梯度钛基复合材料的研究方面，Pettersson等人[15]研制出Ti B2增强的功能梯度钛基复合材料Ti B2/Ti6Al4V，该复合材料迎弹面的陶瓷含量通常高达90%以上，使得其抵抗穿甲弹丸侵入靶板的能力增强。这是由于靶板界面产生驻留现象所致，如图5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]厚度和层间界面对Ti6Al4V钛合金抗弹性能的影响[J]. 郑超,朱秀荣,辛海鹰,邵志文,王欢,彭华新,程兴旺,王富耻. 稀有金属材料与工程. 2019(01)
博士论文
[1]微观组织对Ti-6Al-4V钛合金动态力学性能和抗弹性能影响规律的研究[D]. 郑超.北京理工大学 2015
[2]钛合金动态力学性能与抗弹性能关系研究[D]. 王艳玲.北京有色金属研究总院 2015
本文编号：2984153
【文章来源】：钛工业进展. 2020,37(04)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同穿甲弹丸侵彻条件下钛合金靶板的宏观损伤形貌(弹丸均自上而下侵入靶板)
美国国防科技信息中心(DTIC)在2003年发布的报告中指出，钛合金材料在装甲防护领域的应用中常见的损伤破坏模式为绝热剪切冲塞破坏和崩落破坏，如图2所示[7]。为了更好的认识钛合金靶板的宏微观损伤破坏特征，揭示其抗弹机理，研究人员对钛合金材料的宏微观损伤行为和抗弹机理开展了大量的研究，目前主要集中在钛合金靶板的绝热剪切冲塞破坏行为的研究和其背部崩落破坏行为的研究两方面。在美国陆军实验室的支持下，德克萨斯大学埃尔帕索分校的Martinez等人[6,7]使用圆柱形4340钢制侵彻体在633～1 027 m/s的速度范围内对厚度为25 mm的Ti6Al4V合金靶板进行了绝热剪切冲塞实验。研究表明，在弹丸侵彻靶板的过程中，靶板内平行和垂直于弹丸侵彻方向上会形成绝热剪切带，剪切带内伴有微孔洞和微裂纹的成核长大;绝热剪切带和微裂纹的数量都随着弹速的增加而增加。Murr等人[7]进一步的研究表明:随着弹速的增加，靶板内绝热剪切带的宽度从10μm增大到了21μm，绝热剪切带内微裂纹长度所占绝热剪切带总长度的比例由8%增加到了87%。结合这些研究，Murr等人[7]指出:Ti6Al4V合金靶板以冲塞为特征的损伤破坏行为是由绝热剪切局域化行为及其诱发的微裂纹贯通连接所主导的近似圆柱形的流变机制决定的。Wells等人[8]通过使用高能X射线(XCT)技术，原位观察了金属装甲材料和陶瓷装甲材料在穿甲弹侵彻条件下的响应行为。其中对于Ti6Al4V合金靶板(损伤形貌如图3所示)损伤模式和耗能机制的研究也证实了前述学者的观点。
钛基复合材料和钛基复合装甲结构单元通常采用粉末冶金法制备。Gu等人[13]较早开展了由粉末冶金方法制备的Ti6Al4V合金及其复合材料动态力学行为和抗弹行为的研究。研究表明，通过粉末冶金方法制备的Ti6Al4V合金经进一步的热等静压后，其抗弹性能和美国军标中装甲钛合金Class 2的材料相近。Nesterenko等人[14]开展的基于Ti6Al4V合金板材的复合装甲结构研究表明，钛基复合装甲结构单元在长杆形模拟穿甲弹丸的侵彻过程中发生严重的自侵蚀，并伴有弹丸侵彻路径的偏转。弹靶作用过程中长杆形弹丸这种响应特征使得钛基复合装甲结构单元表现出优异的抗弹性能。图4为这种钛基复合装甲结构单元的基本结构和长杆形弹丸侵入靶板后损伤特征示意图[14]。在功能梯度钛基复合材料的研究方面，Pettersson等人[15]研制出Ti B2增强的功能梯度钛基复合材料Ti B2/Ti6Al4V，该复合材料迎弹面的陶瓷含量通常高达90%以上，使得其抵抗穿甲弹丸侵入靶板的能力增强。这是由于靶板界面产生驻留现象所致，如图5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]厚度和层间界面对Ti6Al4V钛合金抗弹性能的影响[J]. 郑超,朱秀荣,辛海鹰,邵志文,王欢,彭华新,程兴旺,王富耻. 稀有金属材料与工程. 2019(01)
博士论文
[1]微观组织对Ti-6Al-4V钛合金动态力学性能和抗弹性能影响规律的研究[D]. 郑超.北京理工大学 2015
[2]钛合金动态力学性能与抗弹性能关系研究[D]. 王艳玲.北京有色金属研究总院 2015
本文编号：2984153
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2984153.html
教材专著
