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铝合金高速撞击损伤行为研究

常云琪  
【摘要】:本文研究了2A12合金及7A09合金的高速撞击损伤行为,采用Ansys Auto DYN软件对高速撞击装置进行数值模拟并确定试验参数,利用金相显微镜、体式显微镜、激光测距仪和电子拉伸试验机研究了高速撞击后铝合金机械损伤和力学性能,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜探讨了铝合金高速撞击损伤机制和拉伸断裂行为。研究表明,直径为4mm的铝合金入射弹丸以3~4km/s的速度撞击厚度为2mm的铝合金前板后,穿孔产生的碎片云高速撞击平行排布的厚度为5mm的铝合金试样,前板与试样间距为100mm,能够保证在试样不发生穿孔和后表面层裂的前提下,获得撞击坑尺寸及分布不同的铝合金试样。高速撞击后,铝合金试样的拉伸断口位置与撞击坑的深度、直径及撞击坑位置有关。随试样上断裂处撞击坑深度与原始试样厚度的比值和撞击坑直径与原始试样宽度的比值增加,铝合金延伸率减小,屈服强度和抗拉强度均无显著变化。撞击坑是铝合金发生拉伸断裂的裂纹源。拉伸断口存在大量韧窝和撕裂棱,是韧性断口。同时发现,2A12合金撞击坑附近存在高密度的蜷线位错和大量的滑移线,7A09合金撞击坑附近位错密度较大并有位错缠结,表明高速撞击导致的加工硬化是铝合金塑性降低的原因;加工硬化与撞击坑引起的承载面积减小是导致铝合金强度变化不大的两个矛盾因素。


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