合金鋁管撞擊變形及損傷 本文研究了固溶態(tài)AM60B鎂合金高速撞擊條件下的變形及損傷行為。采用火藥炮、一級輕氣炮和二級輕氣炮進行高速撞擊試驗,研究了不同撞擊速度和不同碰撞副下鎂合金靶板的成坑過程;通過光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等分析手段對高速撞擊條件下彈坑附近不同深度、不同區(qū)域的變形組織進行了表征;同時利用顯微壓痕、霍普金森壓桿和熱模擬試驗機對撞擊后彈坑附近材料的力學性能進行了測試,并利用原位拉伸試驗研究了高速撞擊誘發(fā)的缺陷對主裂紋擴展過程的影響規(guī)律。高速撞擊條件下彈靶界面材料在沖擊高溫、高壓的共同作用下形成了多種與熔化相關的微觀組織,如鋁晶粒、鎂鋁化合物以及非晶組織。非晶組織的形成是熔化、快速凝固的結果。撞擊后彈坑附近材料的力學性能研究表明隨著撞擊速度的增加,撞擊后彈坑附近材料的動態(tài)屈服強度逐漸增大,而材料的動態(tài)抗壓強度在一定的撞擊速度下存在極大值。鋼彈/鎂靶碰撞副撞擊后彈坑附近材料達到最大動態(tài)抗壓強度的臨界撞擊速度為590 m/s,鋁彈/鎂靶碰撞副為2500 m/s。超過臨界撞擊速度,撞擊后材料的動態(tài)抗壓強度隨著撞擊速度的繼續(xù)增加而降低。隨著與彈坑邊沿距離的增加,撞擊后材料的動態(tài)屈服強度逐漸降低,而材料的動態(tài)抗壓強度則存在臨界變形程度,超過臨界值時,材料的動態(tài)抗壓強度在彈坑底部一定距離上存在極大值。原位拉伸試驗研究表明撞擊誘發(fā)的微裂紋、微孔洞、絕熱剪切帶及孿晶界是主裂紋形核和擴展的主要路徑,大量缺陷的形成降低了材料抵抗繼續(xù)變形的能力。研究表明鋼彈/鎂靶碰撞副的成坑過程不同于鋁彈/鎂靶碰撞副。隨著撞擊速度的增加,鋼彈/鎂靶碰撞副形成的彈坑形貌經(jīng)歷了球冠形→半球形→圓柱形+半球形→半球形過渡,而鋁彈/鎂靶碰撞副在撞擊成坑過程中彈坑形貌由球冠形逐漸過渡到半球形。在彈道撞擊速度范圍內,彈坑深度是鋼彈/鎂靶碰撞副的主要侵徹形式,而彈坑體積是鋁彈/鎂靶碰撞副的主要侵徹形式。當撞擊速度達到超高速撞擊時,彈坑體積是鎂合金靶板的主要侵徹方式,與碰撞副的類型無關。相近撞擊速度下,鋼彈/鎂靶碰撞副彈坑周圍變形組織的分布區(qū)域寬于鋁彈/鎂靶碰撞副。彈道撞擊條件下,彈坑周圍的變形組織可劃分為三個區(qū)域:高密度孿晶區(qū)、中等密度孿晶區(qū)和低密度孿晶區(qū),而超高速撞擊條件下,彈坑周圍出現(xiàn)了細晶區(qū),其變形組織可劃分為四個區(qū)域:細晶區(qū)、細晶+高密度孿晶區(qū)、高密度孿晶區(qū)和低密度孿晶區(qū),其中低密度孿晶區(qū)貫穿整個30 mm厚的靶板。由于高速撞擊可在彈坑底部提供梯度性的應變、應變速率載荷變化,通過彈坑周圍不同區(qū)域變形組織的表征,揭示了彈坑附近細晶的形成過程,建立了彈坑附近細晶形成的物理模型。形變帶內部以嚴重變形、碎化的晶粒為主,而轉變帶內部以細小等軸的再結晶晶粒為主。孿生和位錯滑移在轉變帶內部細晶的形成過程中起著重要的作用。高速撞擊條件下鎂合金轉變帶內細晶的形成應歸結于孿晶誘發(fā)的旋轉動態(tài)再結晶機制。彈坑附近典型的微觀結構研究表明高速撞擊條件下鎂合金中主要形成了{1012}拉伸孿晶和{1 0 11}壓縮孿晶,孿生方向分別為< 1011>和< 1012>。高的應力應變水平、低的臨界剪切應力、小的切變量是兩類變形孿晶形成的主要原因。高速撞擊條件下彈坑附近超細晶Mg晶粒內部存在高密度的位錯結構,位錯滑移是超細晶Mg晶粒進一步塑性變形的主要方式。高速撞擊條件下彈靶界面材料在沖擊高溫、高壓的共同作用下形成了多種與熔化相關的微觀組織,如鋁晶粒、鎂鋁化合物以及非晶組織。非晶組織的形成是熔化、快速凝固的結果。
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