爆炸粉末烧结的细观沉能机制研究

摘要

爆炸粉末烧结是将炸药爆轰所产生的冲击能量以激波的形式作用于粉末,使其在瞬态、高温、高压下发生烧结的一种材料合成的新技术,是激波物理学在工程中的具体应用.论文从多孔材料冲击状态方程、爆炸粉末烧结的宏观机理和细观机理三个角度入手介绍了作者对爆炸粉末烧结的机理的文献追踪,其重点放在对其细观机理的调研方面,为进一步发展爆炸粉末烧结的细观机理提供了坚实的基础.以密排球堆积模型为基础借助于实验手段和数值模拟辅助分析将爆炸粉末烧结中颗粒间的变形和沉能机制划分为微爆炸焊接、微摩擦焊接、微孔隙闭合、微冲击波耗能几种主要形式并分别对其进行了较为系统而深入的研究,总之,本论文进一步深入研究了爆炸粉末烧结过程中颗粒间的微爆炸焊接、微摩擦焊接、微孔隙闭合等现象,提出了使颗粒整体升温的微冲击波耗能机制和脆性粉末颗粒在压剪运动联合作用下的摩擦沉能机制,从而组成了较为全面的爆炸烧结细观机理模型,以利于指导爆炸粉末烧结的实践.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明

1绪论

1.1研究背景

1.2爆炸粉末烧结机理的研究概况及文献综述

1.2.1多孔材料冲击状态方程

1.2.2爆炸粉末烧结的宏观机理

1.2.3爆炸粉末烧结的细观机理

1.3论文的研究内容及重要意义

参考文献

2爆炸粉末烧结的细观机理分析和沉能机制的划分

2.1爆炸烧结模型实验

2.2密排丝在冲击载荷作用下变形的数值模拟

2.3各种烧结机制存在条件的理论分析

2.3.1爆炸焊接窗口理论

2.3.2颗粒间的微爆炸焊接行为

2.3.3球形孔隙的塑性塌缩

2.3.4颗粒间的摩擦焊接沉能

2.3.5粉末材料中微冲击波能量耗散

2.4爆炸烧结中各种能量沉积机制的划分及存在范围

2.5结论

参考文献

3爆炸粉末烧结的微爆炸焊接沉能机制分析

3.1不可压缩理想流体对称碰撞模型

3.2求解爆炸焊接流场的理论基础

3.2.1基本方程

3.2.2平面势流

3.2.3复函数微分

3.3不可压缩理想流体对称碰撞模型的平面速度法

3.3.1基本原理与方法

3.3.2求解过程

3.4爆炸焊接流场内变形能的计算

3.5爆炸焊接流场内温度场的求解

3.5.1绝热压缩的贡献

3.5.2畸形变形能的贡献

3.5.3爆炸焊接驻点近区温度场的有限差分解法

3.6结果及分析

3.7小结

参考文献

4爆炸粉末烧结颗粒间摩擦引起的界面温升研究

4.1高压楔入模型

4.2颗粒间摩擦力同温度的关系

4.3摩擦焊接过程时间的数值研究

4.4考虑传热时颗粒界面温度的计算

4.4.1积分法的基本概念

4.4.2不考虑尺寸效应时颗粒界面摩擦升温的计算

4.4.3考虑尺寸效应时颗粒界面摩擦升温的计算

4.5材料在高压下的熔点

4.6计算结果及分析

4.7小结

参考文献

5爆炸粉末烧结微孔隙闭合沉能研究

5.1不可压缩一维球对称塌缩控制方程

5.1.1质量守恒方程—连续性方程

5.1.2动量守恒方程—运动方程

5.1.3带传热项的能量守恒方程

5.2刚热粘塑性球对称塌缩一维流动的解法

5.3计算及分析

5.4小结

参考文献

6微冲击波耗散沉能机制

6.1多层片组冲击动力学模型

6.2金属粉末加卸载过程及能量沉积特殊性分析

6.3固体在高压下等压形式的物态方程

6.4多孔材料的冲击绝热线和等熵卸载线的确定

6.5多层片组动态压实过程中沉积能量的确定

6.6多层片组中微冲击波的演化

6.7多层片组冲击温度计算

6.8小结

参考文献

7计入熔化效应的多孔材料等压推广冲击状态方程

7.1计入熔化效应的P-α模型

7.2等压推广多孔材料冲击状态方程

7.3结果及分析

7.4小结

参考文献

8结论与展望

8.1结论

8.2问题与展望

创新点摘要

攻读博士学位期间发表学术论文情况

致谢

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