《新型陶瓷複合結構抗侵徹性能研究》是依託武漢理工大學，由張金詠擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型陶瓷複合結構抗侵徹性能研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：張金詠
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請針對NSAF聯合基金中的培育項目明確目標課題－5，根據套用單位的要求，提出通過對材料結構動態破壞特性與載入條件間的關係研究，揭示侵徹過程中的能量耗散規律；以材料對侵徹能量的耗散效率為依據，研究具有自銳化特性的高速破片在兩種新型陶瓷複合防護結構中的侵徹機理，實現複合結構的最佳化，提高其抗侵徹性能，製備套用要求的防護部件；同時為這一類輕質陶瓷複合防護結構的設計提供一種新的思路和方法。主要研究內容：通過對侵徹過程中靶板材料的結構破壞特性的分析與表征，採用材料學、力學相關原理來描述破壞結構的形成過程，研究這些過程對應的能量轉換規律，建立侵徹條件、材料的結構破壞特性與材料對侵徹能量的耗散效率間的相互關係；以材料對侵徹能量的耗散效率為依據，研究具有自銳化特性的高速破片在兩種輕質陶瓷複合防護結構中的侵徹過程和機理；根據複合防護結構對侵徹能量最最佳化的耗散效率，來進行新型陶瓷複合防護結構的設計與最佳化。
結題摘要
針對高速侵徹防護材料和結構研製的研究目標，本項目以高性能的抗侵徹陶瓷B4C為基礎，主要進行了下面三個方面的研究： （1） 在材料製備技術創新的基礎上，研究了不同的材料組成設計對B4C陶瓷強度、斷裂韌性等影響陶瓷材料抗侵徹特性的力學性能的影響。結果揭示了在密實的陶瓷材料中，陶瓷組分的界面化學相容性和熱應力影響上述陶瓷力學性能的機制，為高性能抗侵徹陶瓷材料的結構設計提供了理論基礎。 （2） 項目開展了上述B4C陶瓷材料隨著衝擊侵徹速度增加的結構失效特徵，並從材料結構動力學角度揭示了在侵徹過程中的陶瓷材料的結構失效特徵。結果顯示，B4C陶瓷在高速衝擊下，晶體結構失穩，而TiB2陶瓷則表現出了較好的結構穩定性，但由於衝擊侵徹速度的上升材料損傷更多地深入到晶格尺度結構，兩者單位破損材料的耗能均隨著衝擊侵徹速度的上升而增強。衝擊波能量傳播範圍的縮小被認為是高速侵徹下陶瓷材料抗侵徹性能難以提高的主要原因。 （3） 採用數值模擬的方法研究了衝擊波在陶瓷複合板中的傳播特性，並將其與材料的損傷過程聯繫在一起，探索了複合結構的最佳化機理。研究結果發現，隨著陶瓷厚度和支撐條件的改變，陶瓷材料抗壓縮特性起主要作用的衝擊表面駐留過程也會有相應的變化，並且表現出與傳統複合結構面板和背板最佳厚度比變化相似的規律。結果為上述規律的內在機理和最佳化陶瓷複合防侵徹結構的設計提供了理論基礎。 在研究過程中，首次提出並探索了以材料結構動力學為 主的方法來研究陶瓷及其複合結構的衝擊侵徹過程，揭示了材料結構損傷特性、耗能和抗衝擊侵徹性能間的關係，並取得了一些有意義的結果。相關工作在SCI期刊上發表論文10餘篇，並取得國家專利一項；與套用單位一起培養研究生6名，青年研究人員2人，並有力促進了相關套用項目的順利完成。全面完成了項目的既定研究目標和研究內容。
