《內生非晶複合材料在高速率動態衝擊下的力學回響機理》是依託太原理工大學，由喬珺威擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：內生非晶複合材料在高速率動態衝擊下的力學回響機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：喬珺威
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
內生樹枝晶增韌的非晶基複合材料極具作為新型結構金屬材料的潛質。對於結構材料，實際的複雜多變的服役環境，如極端條件必須加以考慮，本研究將探討內生非晶複合材料在高速率動態衝擊下的力學回響機理。首先，探明不同微觀組織的內生非晶複合材料的速率敏感性特徵及其斷裂特性，對比掌握在動態衝擊載入條件下的力學性能；然後，系統地研究不同微觀組織在高速率動態衝擊下變化的物理本質，從非晶基體、樹枝晶內部和兩相界面三方面出發分析在動態衝擊失效後的結構變化，得出複合材料在動態衝擊下的物理回響機制；最後，構建動態衝擊下的本構方程來對應力學行為，從理論上使得動態衝擊下的力學性能變化與本徵方程對應的變形階段有機聯繫在一起。該研究將從實驗和理論上得出內生非晶複合材料在動態衝擊下的力學回響機理，為該類型複合材料在衝擊載荷作用下安全服役提供理論保障。
結題摘要
內生樹枝晶增韌的非晶基複合材料極具作為新型結構金屬材料的潛質。對於結構材料，實際的複雜多變的服役環境，如極端條件必須加以考慮，本研究探討了內生非晶複合材料在高速率動態衝擊下的力學回響機理。本項目研究中，設計並製備了Ti40Zr24V12Cu5Be19、Ti48Zr18V12Cu5Be17、Ti58Zr16V10Cu4Be12、Ti60Zr14V12Cu4Be10、Ti62Zr12V13Cu4Be9和Ti50Zr18Ni5Ta15Be12六種非晶複合材料。研究發現，當第二相樹枝晶呈現粗大且網路狀分布時，非晶複合材料在動態衝擊時產生巨觀塑性變形。微觀上，枝晶內部變形中出現了大量的位錯並滑移到邊界，位錯的堆積甚至產生剪下台階，有效地提高了晶體邊界的強度並阻礙了剪下帶擴展傳播，促進了剪下帶數量密度的增殖，使得材料巨觀上表現出極大的塑性。唯象地採用晶體材料在動態衝擊時常用的Johonson-Cook模型作為內生非晶複合材料變形的巨觀本構方程。從非晶剪下軟化角度出發，構建了高應變速率下的C-S微觀本構方程。從理論上使得動態衝擊下的力學性能變化與本構方程對應的變形階段有機地聯繫在一起，為該類型複合材料在衝擊載荷作用下安全服役提供理論保障。
