W-Mo-Ti体系梯度飞片材料的制备及其准等熵压缩特性

摘要

论文采用粉末冶金方法,详细研究了W-Mo-Ti体系梯度飞片材料中各组元的烧结致密化机理与控制方法,以精细控制不同配比的混合粉末的铺填方式与铺填结构来减小梯度飞片材料内部波阻抗值的跃变幅度,成功制备出波阻抗按指定分布特征沿厚度方向准连续变化的、波阻抗面平行度高并且整体致密W-Mo-Ti体系梯度飞片.依据W-Mo-Ti体系的复合模式,确定采用理想混合物模型进行相关性能的理论预测.通过理论推导,分别建立起了相关性能参数为与复合体系组成之间的数学表达式.基于实测数据的理论预测值与实测数据符合较好,能够比较准确地反映出W-Mo-Ti体系相关性能的变化趋势.建立起了梯度飞片击靶的理论模型,对W-Mo-Ti体系击靶过程进行了数值模拟计算.在二级轻气炮上进行了W-Mo-Ti体系梯度飞片材料准等熵压缩特性的实验研究,利用梯度飞片成功实现了对93W合金的准等熵压缩.VISAR测试得到的是波阵面上升前沿被明显展宽的准等熵压缩波,最高的击靶压力达到了260GPa.结合数值模拟结果和实验结果分析,阐明了波阻抗梯度飞片实现准等熵压缩的物理过程.

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1梯度功能材料

1.2准等熵压缩技术与波阻抗梯度飞片材料

1.3梯度飞片的制备研究进展

1.4本文的研究目的

1.5本文的研究体系与研究内容

第2章 W-Mo-Ti体系复合材料的烧结致密化研究

2.1引言

2.2实验与测试

2.2.1实验原料

2.2.2试样制备

2.2.3测试

2.3结果与讨论

2.3.1 Cu对W-Ni和W-Fe合金烧结致密化的影响

2.3.2 W合金的低温烧结致密化

2.3.3 W-Mo合金的烧结与显徽结构特征

2.3.4 Mo-Fe-Al合金的烧结致密化

2.3.5Ti-Fe-Al合金的烧结致密化

2.3.6 Mo-Ti合金的烧结与显微结构特征

2.4 小结

第3章 W-Mo-Ti体系复合材料相关性能与组成之间的关系

3.1引言

3.2实验与测试

3.2.1实验设计

3.2.2试样制备

3.2.3测试

3.3结果与讨论

3.3.1密度与体系组成之间的关系

3.3.2体积声速与体系组成之间的关系

3.3.3波阻抗与体系组成之间的关系

3.3.4定容比热与体系组成之间的关系

3.3.5 Gruneisen常数与体系组成之间的关系

3.3.6 Hugoniot拟合系数与组成之间的关系

3.4 小结

第4章 W-Mo-Ti体系梯度飞片材料击靶过程的数值模拟研究

4.1引言

4.2冲击波与冲击压缩的基础理论

4.2.1冲击波与冲击压缩

4.2.2冲击绝热线与等熵线

4.2.3冲击波在介质中的传播

4.3数值模拟的计算方法与模型

4.3.1等熵线的计算方法

4.3.2熵增的计算方法

4.3.3数值模拟计算的基本方程

4.3.4数值模拟计算的差分格式

4.3.5计算模型

4.4结果与讨论

4.4.1梯度飞片的击靶形式

4.4.2梯度飞片的波阻抗分布特征对击靶波形的影响

4.4.3靶板厚度对击靶波形的影响

4.4.4击靶速度对击靶波形的影响

4.5小结

第5章 W-Mo-Ti体系梯度飞片材料准等熵压缩特性的实验研究

5.1引言

5.2梯度飞片材料的制备

5.2.1试样制备

5.2.2梯度飞片的结构特征

5.3击靶实验与测试方法

5.3.1梯度飞片的发射装置

5.3.2击靶实验

5.3.3击靶波形的测试方法

5.4结果与讨论

5.4.1测试波形的修正

5.4.2实验击靶波形与计算波形的比较

5.4.3梯度飞片的波阻抗分布特征对实验击靶波形的影响

5.4.4速度波形与压力波形之间的转换

5.4.5利用梯度飞片材料实现准等熵压缩的物理过程分析

5.5小结

第6章 结论

参考文献

作者在攻读博士学位期间发表的学术论文目录

致谢