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《北京理工大学》 2015年
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Ni-Al-W活性复合材料组织与性能关系研究

宋丹丹  
【摘要】:活性材料是一种以热能和机械能形式同步快速释放能量的材料,在高温或高速撞击条件下会产生燃烧或类爆轰效应,以其在高效毁伤战斗部上的巨大应用前景而得到了广泛关注。本文对采用动力喷涂技术制备的不同成分比例的Ni-Al-W活性材料进行微观结构表征,并对其进行力学性能与反应性能测试,通过对实验现象与数据进行分析、归纳,初步获得Ni-Al-W活性材料的组织与性能关系。主要研究成果如下:在冷喷涂制备Ni-Al-W活性复合材料过程中,三者间没有发生明显的金属间化合反应和氧化反应;Ni、Al、W三者紧密接触且Ni、Al金属颗粒分布较为均匀。因此,复合材料具有了较好的反应活性,在450℃左右即可发生金属间化合反应生成NiAl3。将Ni-Al-W活性复合材料加热至600℃时,反应形成大量Ni2Al3。随着温度升高,Ni2Al3量逐渐增大,NiAl3相逐渐减少至消失;当温度达到800℃时,Ni能够与中间相Ni2Al3反应生成NiAl。在加热时间较长,扩散较为充分的条件下,在一定范围内增加活性材料中Ni含量有利于反应生成NiAl,若含Ni量不足则不能充分反应生成Ni Al。将Ni-Al-W活性复合材料加热至600℃时,Al与W发生反应生成Al5W。当温度升高到690℃时,W会进一步参与反应生成Al4W。若材料中含Ni量较大,相较于W,Al更倾向于与Ni反应生成金属间化合物。对照Ni-Al体系,Ni-Al-W活性复合材料中W的存在会使得单位质量内主要反应相含量降低,释能量有所降低。随着材料中Ni含量的增加而逐渐表现出的Ni颗粒的聚集效应会减少Ni、Al反应相间的有效接触面积,使其在有限加热时间内无法充分参与反应,影响活性材料放热量。Ni-Al-W活性复合材料中W的加入引入了大量的界面,使材料在变形过程中位错的滑移在界面上受到阻滞,并在界面上产生严重的应力集中,使得Ni-Al-W材料较之Ni-Al材料强度增大。并且,不同成分比例的复合材料的强度均对应变率不敏感。在2000s-1应变率动态压缩实验后,Ni-Al-W活性复合材料中Ni、Al、W三种颗粒均发生了不同程度变形且伴生微裂纹。并且,随应变率的增大,在两相界面处萌生微裂纹在基体相Al中扩展并终止于相界面处。
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB33

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【参考文献】
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