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W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料及其高速冲击行为

王志华  
【摘要】: 本文以Zr_(41.25)Ti_(13.75)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)块体金属玻璃为基体,连续钨丝为增强相,系统研究了W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的制备、力学行为,特别是高速冲击行为,得到以下主要结果: 针对现有W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料制备方法存在的不足,发明了一种制备W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的新方法,成功制备出φ17×100mm的大尺寸无缺陷W_f/BMG复合材料试样。 压缩实验表明:随着钨丝体积分数V_f的增加,W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料压缩强度提高,V_f从0%增加到70%,强度从2000MPa增加到2560MPa,提高了24.5%,比文献报道的最大强度2250MPa提高13%;同时,塑性应变和断裂方式也随着V_f而变化:V_f<50%,随着V_f的增加,剪切带和塑性应变量增加,试样断裂方式为剪切和劈裂;当V_f≥50%时,随着V_f的增加,剪切带和塑性应变量减少。当V_f为50%时,塑性最好,压缩应变值达22.5%,比文献报道的最大值18%提高25%。 动态压缩实验表明,在应变率3000s~(-1)以下,W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料的动态压缩强度随着应变率的增加而增加。与准静态压缩条件下的均匀脉络纹断口形貌不同,在高应变率下发生绝热剪切破坏,在含有部分脉络纹断口中,还出现了绝热引起的熔化区。 采用弹性-理想塑性带应变失效的本构模型Plastic Kinematic模拟结果显示W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料侵彻体在侵彻过程具有“自锐”现象,其动能降低比93W合金慢,表明W_f/Zr金属玻璃复合材料具有良好的应用前景。


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