冲击环境下锂离子电池损伤特征研究

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作者 刘源 苏新瑞 +4 位作者 张松 王扬卫 高丽红 马壮 吴宇 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第8期1628-1633,共6页

随着高科技电子设备在战场上的广泛应用,军用锂电池在冲击环境下的安全性尤为重要。然而,在实验室中无法还原真实战场环境中的冲击载荷,目前研究仍局限于模拟仿真,缺乏对枪击载荷作用下电池的损伤失效特征的解析。针对上述问题,通过单... 随着高科技电子设备在战场上的广泛应用,军用锂电池在冲击环境下的安全性尤为重要。然而,在实验室中无法还原真实战场环境中的冲击载荷,目前研究仍局限于模拟仿真,缺乏对枪击载荷作用下电池的损伤失效特征的解析。针对上述问题,通过单体电池枪击实验,研究了高比能锂离子电池在冲击载荷下发生热失控的荷电状态(SOC)阈值。结果表明,50%SOC电池未发生热失控,60%以上SOC的电池均发生了不同程度热失控,80%以上SOC的电池发生了伴随爆燃的剧烈热失控。随后对电池残骸进行分析,50%、60%、70%SOC电池在被子弹击穿后还具有完整的形状,而80%、90%、100%SOC电池被完全破坏。上述研究成果可为军用高比能锂电池在冲击载荷下的安全设计提供参考。 展开更多

关键词 锂离子电池 冲击环境 荷电状态 热失控 阈值

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Yb_(2)Si_(2)O_(7)基复合材料的高温自愈合行为研究

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作者 刘玥豆 王旭 +2 位作者 刘玲 马壮 杨茗佳 《中国材料进展》 北大核心 2025年第3期217-225,共9页

SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料满足新一代航空发动机高推重比的发展要求,但在发动机内部高温恶劣环境下,需用环境障涂层对该复合材料进行防护。目前环境障涂层在服役过程中不可避免地会产生裂纹,因此,需要开发一种具有自愈合能力的环境障涂... SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料满足新一代航空发动机高推重比的发展要求,但在发动机内部高温恶劣环境下,需用环境障涂层对该复合材料进行防护。目前环境障涂层在服役过程中不可避免地会产生裂纹,因此,需要开发一种具有自愈合能力的环境障涂层,在裂纹出现时及时修复。以Yb_(2)Si_(2)O_(7)材料为基础,分别采用放电等离子烧结和无压烧结制备了Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC和Yb_(2)Si_(2)O_(7)-Yb_(2)SiO_(5)复合陶瓷,开展了Yb_(2)Si_(2)O_(7)基复合材料的自愈合行为研究,并探究了该复合材料作为自愈合环境障涂层材料的可行性。结果表明,向Yb_(2)Si_(2)O_(7)陶瓷中添加SiC第二相时,含5%和10%(质量分数,下同)SiC的Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC复合材料在空气中1100℃热处理1 h后,由于表面的SiC氧化形成SiO_(2),SiO_(2)的填充作用以及反应引起的体积膨胀促进了裂纹愈合;而在1300℃下热处理,SiC大量氧化产生较大体积膨胀,含5%和10%SiC的Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC复合材料内部反而出现新的裂纹。而向Yb_(2)Si_(2)O_(7)陶瓷中添加Yb_(2)SiO_(5)第二相可以促进材料致密化和裂纹愈合,当Yb_(2)SiO_(5)添加量为50%时,复合材料的裂纹愈合效率最高,约为78%,主要可归因于具有较高热膨胀系数的Yb 2SiO 5受热膨胀,对Yb_(2)Si_(2)O_(7)产生压应力,促进了裂纹愈合。 展开更多

关键词 Yb_(2)Si_(2)O_(7) 复合材料 自愈合 裂纹 环境障涂层

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基于机器学习的梯度点阵材料优化设计 被引量：3

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作者 王扬卫 姜炳岳 +3 位作者 程兴旺 靳楠 程焕武 张洪梅 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期311-319,共9页

点阵材料具有轻质、抗冲击、高能量吸收等特性,因而在航天飞行器承载部件设计等领域有广阔应用前景.通过对点阵材料内部杆径进行合理的梯度设计,可以提高点阵材料在高速冲击载荷作用下的动态力学性能.利用仿真模拟数据,基于随机森林模... 点阵材料具有轻质、抗冲击、高能量吸收等特性,因而在航天飞行器承载部件设计等领域有广阔应用前景.通过对点阵材料内部杆径进行合理的梯度设计,可以提高点阵材料在高速冲击载荷作用下的动态力学性能.利用仿真模拟数据,基于随机森林模型实现了梯度点阵材料的动态力学响应预测和结构参数优化.以面心立方(face center cubic,FCC)结构梯度点阵材料为研究对象,通过对杆径参数的调整实现点阵材料密度的梯度化设计.通过LS-DYNA软件计算了密度分布不同的梯度点阵材料受到冲击载荷作用时的动态力学响应,包括冲击端面与支撑端面接触应力随时间的变化曲线.基于随机森林模型,以各层胞元的相对密度为输入,实现对点阵材料端面峰值应力的预测,并基于Gini指数分析出对不同端面处峰值应力影响最大的胞元层.将网格搜索算法与训练好的随机森林对接,分别以两个端面上的峰值应力最高作为优化目标,获得点阵材料各层胞元相对密度的最优值.模型对梯度点阵材料端面峰值应力的预测误差在5%以内.数值模拟验证结果表明,优化后所得梯度点阵材料相应端面上的峰值应力高于仿真数据集内任何结构. 展开更多

关键词 多孔材料 梯度点阵材料 随机森林 动态力学响应 网格搜索 优化设计

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Fe-Mn-Al-Ni-C轻质钢的光热转换性能

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作者 李诗瑶 章飞 +4 位作者 陈梅洁 李开洋 熊志平 宋旼 王章维 《粉末冶金材料科学与工程》 2025年第1期60-70,共11页

本文结合表面刻蚀和原位氧化工艺,采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪、光纤光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪等,通过调控氧化温度研究Fe-Mn-Al-Ni-C轻质钢表面氧化产物的变化及其对光热转换性能的影响。结果表明:相较... 本文结合表面刻蚀和原位氧化工艺,采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪、光纤光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪等,通过调控氧化温度研究Fe-Mn-Al-Ni-C轻质钢表面氧化产物的变化及其对光热转换性能的影响。结果表明:相较于单一原位氧化工艺,增加刻蚀预处理能促进纳米片状氧化物的生成,有效提高合金的光热转换性能。刻蚀后,随着氧化温度从300℃上升到400℃,氧化物尺寸增大,合金的光热转换性能提高;在400℃氧化2 h后,合金的太阳能吸收率和光热转换效率分别达到峰值96.1%和90.2%;当氧化温度升至500℃,热膨胀系数不匹配导致热应力增大,合金表面生成的氧化层轻微脱落,因此材料的光热性能开始下降;600℃氧化后,氧化层的严重脱落和Al_(2)O_(3)的生成使得光热性能进一步下降。 展开更多

关键词 轻质钢 选择性刻蚀 原位氧化 光热转换 太阳能选择性吸收材料

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Ti6321钛合金在Taylor杆冲击下的动态断裂微观组织观测 被引量：5

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作者 徐雪峰 王琳 +6 位作者 程兴旺 刘安晋 Tayyeb Ali 周哲 宁子轩 张斌斌 赵登辉 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1401-1407,共7页

通过固溶处理获得近α型Ti6321钛合金的双态和魏氏组织,研究不同组织对材料在Taylor杆冲击条件下动态损伤和断裂行为的影响。利用Taylor杆对材料进行动态加载,弹体的撞击速度范围为146~228 m/s,结合光学显微镜、扫描电子显微镜和定量金... 通过固溶处理获得近α型Ti6321钛合金的双态和魏氏组织,研究不同组织对材料在Taylor杆冲击条件下动态损伤和断裂行为的影响。利用Taylor杆对材料进行动态加载,弹体的撞击速度范围为146~228 m/s,结合光学显微镜、扫描电子显微镜和定量金相表征方法对其微观组织演化进行观察分析。结果表明:双态组织的Ti6321合金具有更好的抗冲击性能;双态组织和魏氏组织试样在加载后的显微组织均发生了明显变化,随着冲击加载速度的增加,双态组织的初生α晶粒尺寸由25.3μm减小至16.7μm,次生α相和β相在载荷作用下变形、碎化;对于魏氏组织钛合金,次生α相沿受力方向显著拉长;观察断口可以发现,两种组织试样的断口均可以分为光滑熔融区和韧窝区,两个区域之间的界限并不明显;两种组织试样均发生了绝热剪切破坏,相比于魏氏组织,双态组织Ti6321合金具有较低的绝热剪切敏感性。 展开更多

关键词 钛合金 动态断裂行为 Taylor杆冲击实验 绝热剪切带

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激光熔覆制备TC4基复合药型罩材料的力学性能 被引量：2

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作者 闫春洋 王琳 +1 位作者 王东源 张永忠 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期68-72,共5页

为了提高TC4药型罩的侵彻性能,将激光熔覆制备工艺用于TC4复合药型罩材料的制备。选用TA15+30%(质量分数,下同)TiC粉、TA15+20%Cr_3C_2粉和TA15+15%B_4C粉作为TC4基体的熔覆材料。采用XRD、扫描电镜和显微硬度测试、准静态压缩实验、SHP... 为了提高TC4药型罩的侵彻性能,将激光熔覆制备工艺用于TC4复合药型罩材料的制备。选用TA15+30%(质量分数,下同)TiC粉、TA15+20%Cr_3C_2粉和TA15+15%B_4C粉作为TC4基体的熔覆材料。采用XRD、扫描电镜和显微硬度测试、准静态压缩实验、SHPB动态压缩实验以及3点弯曲实验方法,研究熔覆层与基体界面处微观形貌、熔覆层硬度变化情况以及3种复合材料的力学性能。结果表明:TC4基体与3种材料都能形成完全冶金结合,TC4-(TA15+TiC),TC4-(TA15+Cr_3C_2)和TC4-(TA15+B_4C)材料的强度均高于TC4基体材料,塑性略差;TC4-(TA15+TiC),TC4-(TA15+Cr_3C_2)材料的抗弯强度分别为168 MPa,101 MPa,均高于TC4基体材料的45 MPa。 展开更多

关键词 TC4复合药型罩材料 激光熔覆 力学性能 界面

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C/C复合材料表面等离子喷涂ZrO_(2)/SiO_(2)涂层的组织结构及抗烧蚀性能 被引量：2

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作者 孙世杰 马壮 +3 位作者 柳彦博 焦健 焦春荣 杨金华 《材料保护》 CAS CSCD 2021年第7期9-14,62,共7页

为了提高C/C复合材料的抗氧化性能,采用大气等离子喷涂(APS)法在C/C表面制备ZrO_(2)/SiO_(2)复合涂层,选用氧乙炔在1450,1700,2000℃下对涂层进行烧蚀考核,并对团聚粉体以及烧蚀前后涂层的成分及组织进行分析。结果表明:大气等离子喷涂... 为了提高C/C复合材料的抗氧化性能,采用大气等离子喷涂(APS)法在C/C表面制备ZrO_(2)/SiO_(2)复合涂层,选用氧乙炔在1450,1700,2000℃下对涂层进行烧蚀考核,并对团聚粉体以及烧蚀前后涂层的成分及组织进行分析。结果表明:大气等离子喷涂虽然可以实现C/C基体表面ZrO_(2)/SiO_(2)复合涂层的制备,但是由于2种材料熔点差异较大导致粉体熔融不充分,涂层孔隙率为40.12%,涂层结合强度为12.1 MPa。ZrO_(2)/SiO_(2)复合涂层抗烧蚀性能表现较好,其防护机理随温度的增加可以分为2个阶段:低温阶段,SiO_(2)熔化并起到封填愈合作用,提高了致密度,ZrO_(2)逐渐形成骨架,支撑液态SiO_(2);高温阶段,SiO_(2)逐渐蒸发损耗,涂层中仅剩ZrO_(2)并且发生烧结,继续起到抗氧化烧蚀的作用。 展开更多

关键词 ZrO_(2) SiO_(2) 大气等离子喷涂 抗烧蚀涂层 C/C复合材料

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轧制温度和压下量对Ti_(2)Ni/TiNi砖砌复合材料的影响 被引量：1

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作者 贾晨 熊志平 +2 位作者 杨德振 王扬卫 程兴旺 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第7期2064-2075,共12页

Ti_(2)Ni/TiNi砖砌复合材料由TiNi水泥和分布在其中的Ti_(2)Ni砖块组成,可以通过热轧Ti_(2)Ni/TiNi叠层复合材料进行制备。轧制温度和压下量分别对砖块宽度和间距有重要的影响。当压缩方向垂直于堆叠方向时,所有的样品均出现分层断裂,... Ti_(2)Ni/TiNi砖砌复合材料由TiNi水泥和分布在其中的Ti_(2)Ni砖块组成,可以通过热轧Ti_(2)Ni/TiNi叠层复合材料进行制备。轧制温度和压下量分别对砖块宽度和间距有重要的影响。当压缩方向垂直于堆叠方向时,所有的样品均出现分层断裂,力学性能大幅降低。当压缩方向平行于堆叠方向时,太大的砖块宽度和太小的砖块间距都会促进Ti_(2)Ni和TiNi之间发生分层的现象。在700℃进行压下量为60%的轧制,砖砌复合材料得到最高的强度((1923.11±70.78)MPa)和最大的断裂应变(0.190±0.017),这是由于合适的砖块宽度和间距阻碍分层失效并促进裂纹的偏转。由此可见,通过优化砖块宽度和间距,可以进一步提高力学性能。 展开更多

关键词 砖砌结构 TINI 分层失效 轧制

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激光熔覆双层药型罩复合结构材料动态力学性能的研究

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作者 王东源 王琳 +2 位作者 张永忠 徐欣 刘玲 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期98-102,共5页

采用激光熔覆法分别在Cu、Fe基体上制备Fe、TC4钛合金熔覆层,利用分离式Hopkinson压杆测试上述两种复合结构材料在2 200~4 200 s-1应变率加载下的真应力-真应变曲线,用扫描电镜观察界面显微组织结构,用X射线衍射分析测定界面处所含物相... 采用激光熔覆法分别在Cu、Fe基体上制备Fe、TC4钛合金熔覆层,利用分离式Hopkinson压杆测试上述两种复合结构材料在2 200~4 200 s-1应变率加载下的真应力-真应变曲线,用扫描电镜观察界面显微组织结构,用X射线衍射分析测定界面处所含物相成分。结果表明:在Cu基板上制备的Fe熔覆层中产生轻微氧化,界面处形成良好的冶金结合;FeTC4界面处形成金属间化合物和氧化物构成的界面反应层;高应变率动态加载下,Cu-Fe、Fe-TC4双层复合结构材料的真应力值均介于对应单金属材料之间,Cu-Fe界面保持良好的冶金结合,塑性变形能力优于纯Cu和纯Fe;Fe-TC4在较低应变率加载条件下表现出优于纯Fe的综合力学性能,在4 100 s-1应变率加载下界面反应层失效。 展开更多

关键词 激光熔覆 双层复合结构材料 动态力学性能 药型罩

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爆炸加载TC4 ELI钛合金微损伤研究 被引量：1

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作者 宋雨宸 王琳 +4 位作者 赵登辉 吴江 范丽静 张宇轩 程焕武 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期26-31,共6页

用TNT炸药空中爆炸加载等轴组织TC4 ELI钛合金板材,研究爆炸药量及距靶板中心距离对钛合金显微组织演化的影响,测试了爆炸加载后材料的力学性能。结果表明:爆炸加载后TC4 ELI钛合金显微组织内产生了大量形变带,形变带宽度为10~120μm;... 用TNT炸药空中爆炸加载等轴组织TC4 ELI钛合金板材,研究爆炸药量及距靶板中心距离对钛合金显微组织演化的影响,测试了爆炸加载后材料的力学性能。结果表明:爆炸加载后TC4 ELI钛合金显微组织内产生了大量形变带,形变带宽度为10~120μm;随着爆炸药量从200 g提高到300 g,形变带的数量及总宽度增加,形变带边界更加清晰;随着距靶板中心距离的增加,形变带数量不变,宽度增加。对爆炸加载回收靶板采用分离式霍普金森压杆(SHPB)进行动态压缩再加载试验,随药量和距靶板中心距离的增加,钛合金静动态抗压强度与断裂应变增加。动态再加载后产生了绝热剪切转变带,形变带对转变带的萌生及扩展过程影响较小。 展开更多

关键词 TC4 ELI钛合金 爆炸加载 再加载力学性能 绝热剪切形变带 绝热剪切转变带

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针刺工况下锂电池未触发热失控的失效分析 被引量：1

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作者 赵颖 郝纪波 +3 位作者 杨杰 罗锦艳 王扬卫 王月强 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1-13,共13页

为明确针刺工况下锂电池未触发热失控的失效机理,开展了电池单体及电池模组的针刺试验及有限元仿真研究.首先,基于锂电池生热及传热理论明确了锂电池产生热失控的条件.其次,开展了锂电池单体在不同针刺速度(5 mm/s、25 mm/s)及不同针刺... 为明确针刺工况下锂电池未触发热失控的失效机理,开展了电池单体及电池模组的针刺试验及有限元仿真研究.首先,基于锂电池生热及传热理论明确了锂电池产生热失控的条件.其次,开展了锂电池单体在不同针刺速度(5 mm/s、25 mm/s)及不同针刺深度(10 mm、13 mm)下的针刺试验.试验结果表明:针刺速度对电池单体的失效模式影响较小,同时未刺穿的电池单体相较于其完全刺穿下拥有更剧烈的压降和更高的温度.基于此开展了电池模组针刺试验,获得了电池模组电压失效形式及温度传播规律.最后,为验证上述针刺试验结果的准确性,针对13 mm完全刺穿深度工况,分别对电池单体及电池模组开展了有限元仿真分析.结果表明:仿真工况下电池单体及电池模组的电压及温度变化趋势与试验条件下的变化趋势具有良好的一致性. 展开更多

关键词 锂电池 针刺工况 热失控 失效分析 有限元仿真

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原位氧化FeNiMnAlCrC高熵合金的光热转换性能 被引量：1

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作者 李雨洁 章飞 +4 位作者 陈梅洁 李开洋 熊志平 宋旼 王章维 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3595-3607,共13页

本文采用经济的原位氧化和选择性刻蚀工艺,通过调控氧化温度和表面粗糙度,研究了Fe_(40)Ni_(11)Mn_(35)Al_(7)Cr_(6)C_(1)(摩尔分数,%)高熵合金表面的氧化产物变化及其对太阳能光热转换性能的影响。结果表明:在500~700℃范围内,随着温... 本文采用经济的原位氧化和选择性刻蚀工艺,通过调控氧化温度和表面粗糙度,研究了Fe_(40)Ni_(11)Mn_(35)Al_(7)Cr_(6)C_(1)(摩尔分数,%)高熵合金表面的氧化产物变化及其对太阳能光热转换性能的影响。结果表明:在500~700℃范围内,随着温度升高和刻蚀引起的初始表面粗糙度的增大,氧化后高熵合金表面的氧化物尺寸、氧化层厚度、粗糙度和氧化物种类均呈上升趋势,使得光热转换性能逐渐提升。预先刻蚀并经700℃氧化2 h后,合金的太阳能吸收率和光热转换效率分别达到峰值90.4%和87.9%。当氧化温度继续升高至800℃后,由于热膨胀系数不匹配导致热应力增大,合金表面生成的氧化层均开始大面积脱落,进而导致材料的光热性能开始下降。本研究为金属氧化层的有效设计提供了理论支持,有助于实现高熵合金光热性能的优化与提升。 展开更多

关键词 高熵合金 原位氧化 选择性刻蚀 光热转换 太阳能选择性吸收材料

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Ni添加量对Al/Fe_(2)O_(3)能量释放特性的影响研究 被引量：1

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作者 庄治华 刘宝振 +5 位作者 刘文庆 董圣群 石义 刘兆虎 贺川 刘金旭 《火工品》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期46-51,共6页

为探究Ni添加量对Al/Fe_(2)O_(3)能量释放特性的影响,采用球磨工艺制备了Ni质量分数为10%,20%,30%,40%的4种Al/Fe_(2)O_(3)/Ni高热剂,试验研究了Ni含量对高热剂反应热值、自蔓延燃烧性能、反应压力性能的影响,并对反应产物形貌和物相组... 为探究Ni添加量对Al/Fe_(2)O_(3)能量释放特性的影响,采用球磨工艺制备了Ni质量分数为10%,20%,30%,40%的4种Al/Fe_(2)O_(3)/Ni高热剂,试验研究了Ni含量对高热剂反应热值、自蔓延燃烧性能、反应压力性能的影响,并对反应产物形貌和物相组成进行了分析。结果表明:随着Ni的质量分数由10%增加至40%,高热剂的反应热值从3.5 kJ·g^(-1)降至2.1 kJ·g^(-1),燃烧速率从0.35 m·s^(-1)降至0.04 m·s^(-1),反应压力峰值从0.16 MPa降至0.05 MPa。因此,通过调节Ni添加量,可以实现Al/Fe_(2)O_(3)/Ni高热剂燃烧特性在一定范围内的平稳调控。 展开更多

关键词 高热剂 反应热值 燃烧特性 反应压力 镍

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Ti6321合金焊接接头的微观组织及动态力学响应

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作者 张宇轩 宋雨宸 +3 位作者 王琳 范丽静 江宇阳 卢晓阳 《钛工业进展》 CAS 2024年第4期30-37,共8页

对Ti6321合金钨极氩弧焊焊接接头开展动态压缩载荷作用下的力学响应研究,结合光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜等表征方法,研究了焊接接头的微观组织,以及2000~2800s^(-1)高应变率条件下的动态力学响应。结... 对Ti6321合金钨极氩弧焊焊接接头开展动态压缩载荷作用下的力学响应研究,结合光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜等表征方法,研究了焊接接头的微观组织,以及2000~2800s^(-1)高应变率条件下的动态力学响应。结果表明:Ti6321合金焊接接头处晶粒尺寸从母材区向焊缝区逐渐增大,组织由母材区双态组织向焊缝区魏氏组织过渡,热影响区等轴α相尺寸逐渐减小,焊缝区出现粗化的大块α相。在动态压缩载荷作用下,热影响区和母材区具有较高的屈服强度,而焊缝区的流变应力较低,屈服强度较小。在应变率为2400 s^(-1)的条件下,各区域应变率敏感因子随着应变增大整体呈现下降趋势,应变为0.05时,应变率强化效应由焊缝中心向母材方向逐渐增强。动态压缩加载后焊接接头各区域组织均发生一定的流变和晶粒破碎,热影响区晶粒变形较多,焊缝区晶粒变形较少。动态压缩后位错密度增大,孪晶含量增加。 展开更多

关键词 Ti6321合金 焊接接头 微观组织 力学性能 动态响应行为

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低层错能CrCoNi基(中)高熵合金的强化方法研究

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作者 张琳冰 王军 +5 位作者 闫娜 李泽洲 余雨宸 张帆 王琳 程兴旺 《铸造技术》 CAS 2024年第2期99-113,共15页

低层错能的CrCoNi基(中)高熵合金在室温或低温下具有优异的断裂韧性。同时,在冲击条件下变形机理的多样性使CrCoNi基(中)高熵合金具有优异的抗变形能力,有望作为抗冲击结构材料被应用于极端环境中。然而,金属材料“强度-塑性”的倒置关... 低层错能的CrCoNi基(中)高熵合金在室温或低温下具有优异的断裂韧性。同时,在冲击条件下变形机理的多样性使CrCoNi基(中)高熵合金具有优异的抗变形能力,有望作为抗冲击结构材料被应用于极端环境中。然而,金属材料“强度-塑性”的倒置关系在CrCoNi基(中)高熵合金中依然存在,低的屈服强度限制了CrCoNi基(中)高熵合金的潜在应用。因此,选择合适的强化方法,提高CrCoNi基(中)高熵合金的屈服强度,同时保持高塑性,成为目前高熵合金研究的热点。本文从固溶元素、晶内缺陷、相结构3个方面介绍了目前应用在CrCoNi基(中)高熵合金中的强化方法,从固溶原子、间隙原子、位错、孪晶、相变、梯度结构等多方面讨论了强韧化机制,并以CrCoNi基(中)高熵合金的变形机理为切入点,分析了不同方法对合金性能的提升机理,为低层错能高强韧合金的设计提供了思路。 展开更多

关键词 CrCoNi基(中)高熵合金 低层错能 变形机理 强化方法

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316L不锈钢蜂窝夹芯结构的抗爆性能研究与优化

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作者 黄静泊 李小帅 +1 位作者 谢晶 王扬卫 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第6期1-12,共12页

为探究316L不锈钢蜂窝夹芯结构抗爆性能,设计了一种蜂窝夹芯结构,并采用316L不锈钢粉末通过选区激光熔融(selective laser melting,SLM)制备,同时采用该方法制备等面密度实心板作为对照组。通过静爆实验、LS-DYNA仿真实验得到该结构在... 为探究316L不锈钢蜂窝夹芯结构抗爆性能,设计了一种蜂窝夹芯结构,并采用316L不锈钢粉末通过选区激光熔融(selective laser melting,SLM)制备,同时采用该方法制备等面密度实心板作为对照组。通过静爆实验、LS-DYNA仿真实验得到该结构在近场静爆载荷下的力学行为,并且对应力波在其中的传播方式进行探究以明确其抗爆原理。同时在此基础上利用Optistruct对该结构进行拓扑优化以及结构优化,以期进一步提升抗爆性能。研究结果表明,多孔夹芯结构相比传统实心面板背板挠度降低13.2%,抗爆性能有所提升。建立的流固耦合数值模型描述了静爆实验的3个阶段,即冲击波传播阶段、流固耦合阶段和惯性作用阶段;明确静爆实验中靶板中心处“川”字形裂纹产生是残余芯层挤压导致的,芯层变形失效机理为蜂窝板平面内拉伸撕裂。Optistruct优化结果呈现三角形骨架和圆形孔洞交替波纹板结构,优化后波纹芯靶板相比优化前传统蜂窝夹芯板在相同的爆炸载荷下背板挠度降低25.4%,板后压力峰值降低17.6%,抗爆性能提升明显。相比蜂窝板,圆孔结构可以使背板挠度降低38.1%,三角孔结构可以使板后压力峰值降低22.4%。 展开更多

关键词 316L不锈钢 金属多孔夹芯结构 抗爆性能 抗爆机理 结构优化 选区激光熔融

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固溶温度对Ti6321钛合金组织及显微硬度的影响

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作者 范丽静 王琳 +2 位作者 宋雨宸 张宇轩 程焕武 《中国体视学与图像分析》 2024年第1期29-34,共6页

本文对Ti6321板材进行固溶处理,并对固溶处理后的组织进行显微硬度测试。研究了固溶温度对组织形貌及相含量的影响,分析了显微组织与显微硬度的关系。结果表明,随固溶温度升高初生α相含量明显下降,Ti6321钛合金热轧板材的显微组织发生... 本文对Ti6321板材进行固溶处理,并对固溶处理后的组织进行显微硬度测试。研究了固溶温度对组织形貌及相含量的影响,分析了显微组织与显微硬度的关系。结果表明,随固溶温度升高初生α相含量明显下降,Ti6321钛合金热轧板材的显微组织发生由等轴组织到双态组织,再到魏氏组织的转变;未热处理的Ti6321钛合金显微维氏硬度为317.2HV,随固溶温度升高,显微维氏硬度先增大随后基本保持不变,在固溶温度为900℃时显微维氏硬度达到最大值338.6HV。 展开更多

关键词 Ti6321钛合金 固溶温度 相含量 显微硬度

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Ti6321钛合金焊接接头高温-中应变率力学性能及微观组织

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作者 宋雨宸 王琳 +3 位作者 张宇轩 赵登辉 范丽静 卢晓阳 《中国体视学与图像分析》 2024年第1期45-53,共9页

采用Gleeble热模拟试验机对焊接接头不同区域进行了高温-中应变率压缩试验,研究了焊接接头不同区域组织对其力学性能的影响,分析了温度和应变率对其变形过程的影响。结果表明,在高温-中应变率压缩时,热影响区强度最高,母材区较差,焊缝... 采用Gleeble热模拟试验机对焊接接头不同区域进行了高温-中应变率压缩试验,研究了焊接接头不同区域组织对其力学性能的影响,分析了温度和应变率对其变形过程的影响。结果表明,在高温-中应变率压缩时,热影响区强度最高,母材区较差,焊缝区强度最差。高温下(350℃和550℃),随应变率增加(1s^(-1)和10s^(-1)),变形主导因素由应变硬化效应转变为热软化效应。母材绝热剪切敏感性较低,在高温-中应变率压缩变形时沿剪应力最大方向发生大范围晶粒协调变形。由于热影响区组织均匀,应变率的增加相对于温度的增加,更能促进热影响区绝热剪切带的生成。焊缝区压缩时,应力易于在晶界处集中,此时温度对其压缩变形时绝热剪切带的生成更为有利。 展开更多

关键词 Ti6321钛合金 焊接接头 高温-中应变率 绝热剪切

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放电等离子烧结制备NiCoV中熵合金微观结构与力学性能研究

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作者 路圣晗 陈颂阳 +5 位作者 蔡伟金 龙强 赖敏杰 熊志平 王章维 宋旼 《铸造技术》 CAS 2024年第2期134-141,共8页

NiCoV面心立方(FCC)单相中熵合金展现出卓越的强度和延展性,是一种极具应用潜力的结构材料。本研究采用放电等离子烧结(SPS)技术制备NiCoV合金,这一技术以其快速加热、低烧结温度和高产品致密度等优点而著称,特别适合于快速制备具有细... NiCoV面心立方(FCC)单相中熵合金展现出卓越的强度和延展性,是一种极具应用潜力的结构材料。本研究采用放电等离子烧结(SPS)技术制备NiCoV合金,这一技术以其快速加热、低烧结温度和高产品致密度等优点而著称,特别适合于快速制备具有细小晶粒的高性能合金。通过对粉末进行球磨处理,消除了合金制备过程中的孔隙缺陷。在随后的热轧处理中,合金中沿晶界分布的硬质相得以重新排布,形成了具有大量位错亚结构、纳米孪晶和均匀分布硬质相的复合微观结构。这种结构有别于传统熔铸方法得到的均匀FCC单相结构的NiCoV合金。SPS工艺结合热轧处理所产生的复合微观结构,通过位错、析出相、纳米孪晶和晶界的多维度协同强化作用,使得合金的屈服强度达到1 360 MPa,抗拉强度达到1 593 MPa,同时保持了18.7%的均匀延伸率,实现了优异的强塑性匹配。这项研究不仅优化了NiCoV合金的微观结构和力学性能,还为高性能中熵合金的制备提供了一种新途径。 展开更多

关键词 中熵合金 放电等离子烧结 工艺优化 力学性能

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基于Taylor杆的Ti-5553钛合金动态特性研究 被引量：5

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作者 杜文文 王琳 +2 位作者 赵登辉 智茂盛 徐欣 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1750-1756,共7页

利用Taylor杆冲击实验与数值模拟方法研究了Ti-5553钛合金在高应变率冲击下的动态行为。Ti-5553合金在两种热处理工艺处理后获得了不同准静态力学性能的等轴组织和双态组织。在泰勒杆冲击实验的基础上,应用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件... 利用Taylor杆冲击实验与数值模拟方法研究了Ti-5553钛合金在高应变率冲击下的动态行为。Ti-5553合金在两种热处理工艺处理后获得了不同准静态力学性能的等轴组织和双态组织。在泰勒杆冲击实验的基础上,应用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件研究了材料参数屈服强度值σs和失效应变值εf的变化对Taylor杆冲击能量、速度、加速度等过程参量和冲击结果的影响,将σs值设定为1 170-1 400 MPa,εf设定为0.1-0.8.研究结果表明：屈服强度值的变化对冲击前后能量、速度、加速度的改变量影响较小。随着屈服强度值的增大,冲击过程中能量、速度、加速度的变化速率有所增加,冲击后试样的应变量减小;失效应变值的变化对冲击过程量有明显影响;对等轴组织钛合金,εf〈0.7时,随着失效应变值的增大,能量、速度、加速度的变化速率逐渐增大,试样冲击后几乎无回弹现象;当εf≥0.7时,过程参量曲线全部重合,试样冲击后有明显回弹现象;当设定εf=0.75和εf=0.35时,等轴组织和双态组织钛合金分别符合真实Taylor杆冲击变形特征。 展开更多

关键词 固体力学 Ti-5553合金 Taylor杆 屈服应变 失效应变

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