文档介绍：大连理工大学
博士学位论文
爆炸粉末烧结的细观沉能机制研究
姓名:王金相
申请学位级别:博士
专业:工程力学
指导教师:李晓杰;陈浩然
20050301
摘要爆炸粉末烧结是将炸药爆轰所产生的冲击能量以激波的形式作用于粉来,使其在瞬态、高温、高压下发生烧结的一种材料合成的新技术,是激波物理学在工程中的具体应用。作为爆炸加工领域的第三代研究对象和一种获得新型高性能材料的粉末冶金技术,微晶、准晶、非晶等亚稳合金以及超硬材料的合成与烧结当中,同时也可用于高分子聚合物的激波改性当中。对爆炸粉末烧结的细观机理的研究,尤其是正确确立对爆炸烧结影响很大的粉末颗粒大小、粒度分布、颗粒形状、表面状态、微粒力学性能和热学性能对爆炸压实与结合的影响,有利于促进爆炸烧结材料向更细微的材料学领域发展并有利于促进多孔材料本构关系与状态方程的研究,为之提供更丰富的理论依据,因而具有很论文开篇从多孔材料冲击状态方程、爆炸粉末烧结的宏观机理和细观机理三个角度入手介绍了作者对爆炸粉末烧结的机理的文献追踪,其重点放在对其细观机理的调研方面,为进一步发展爆炸粉末烧结的细观机理提供了坚实的基础。接下来,以密排球堆积模型为基础借助于实验手段和数值模拟辅勘分析将爆炸粉末烧结中颗粒间的变形和沉能机制划分为微爆炸焊接、微摩擦焊接、微孔隙闭台、微冲击波耗能几种主要形式并分男云浣辛私衔O低扯钊氲难芯浚畚牡闹饕Q芯砍晒校≡窬哂写硇缘哪P筒牧铜铬的混合粉末,钢、铜的纤维辛舜罅康乃苄圆料、塑性与脆性粉末混合物的爆炸烧结实验,以金相观察结果研究区分了其中的力学、冶金现象,为各种沉能机制的建立提供了实验依据,并通过相关理论分析了各种沉能机岳硐肓魈宥猿婆鲎材P驮诳悸谴刃вΦ幕∩霞扑懔擞晌⒈ê附右鸬目帕=面附近的温度场和熔化层厚度,并计算分析了来流速度和碰撞角对焊接界面附近区域升攵员ǚ勰┥战峁讨锌帕<涞哪Σ列в⒘烁哐剐ㄈ肽P停治隽松战峁讨颗粒问摩擦力随颗粒温度的变化规律,借助于邢拊3绦蜓芯苛顺寤餮沽Α⒖爆炸粉末烧结正广泛应用于精细陶瓷、金属问化合物、金属基复合材料、纳米块体以及高的理论意义与应用价值。制存在的位置和条件。温的影响。粒大小、材料强度等因素对孔隙闭合时间的影响,并在此基础上用积分法对颗粒间热力
祸台的摩擦力引起的赛面温升进行了计算,在计算过程中考虑了颗粒尺度效应的影响,给出了发生“尺度效应”的临界尺寸。从而在综合考虑摩擦、传热、热塑性变形等因素的基础上建立了微摩擦模型,分析了微摩擦和由微摩擦向焊接的转化过程。谝晃日彻兴苄钥招那蚩堑慕夥ㄖ幸氪认睿浜锨蚴账跄P褪笛椋芯苛吮芯苛搜沽θǔ痰姆勰┎牧系某寤髯刺匠蹋⒘思迫肴刍вΦ腜—P停谑学上可达到难故底刺捍用苁堤宓某寤骶确匠坛龇ⅲ妹苁堤宓某寤饔旯尼奥数据沿等压线推广得到了多孔体的冲击状态方程。利用计入熔化效应的猳关系式和等压推广的冲击状态方程计算了多孔铁粉的压力一比容和冲击波速一质点运动速度关系,计算结果同冲击压缩实验数据符合良好,证实该方程有较好的计算精度。允笛楣鄄煊肜砺鄯治鼋峁妨⒘宋⒘<涞某寤髟硕叵担远嗖闫槌寤鞫ρ模型研究了微冲击波耗散所引起的能量沉积机制,以及非等熵追赶卸载造成的能量耗散总之,本论文在前人工作的基础上进一步深入研究了爆炸粉末烧结过程中颗粒问的微爆炸焊接、微摩擦焊接、微孔隙闭合等现象,提出了使颗粒整体升温的微冲击波耗能机制和脆性粉末颗粒在压剪运动联合作用下的摩擦沉能机制,从而组成了较为全面的爆炸烧结细观机理模型,以利于指导爆炸粉末烧结的实践。关键词:爆炸烧结;冲击粉末压实;爆炸焊接;摩擦焊接;冲击状态方程粉末烧结后期由微孔隙闭合引起的沉能现象。与分布规律。
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作者签名:昱铭:日期:丝:豪独创性说明论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得大连理工大学或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对作者郑重声明:本博士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
髀研究背景的广泛而深入的研究以及研究毫秒和微秒级事件的新技术的发展——尤其是高速摄影的发展——加上计算机等技术的进步,在世纪年代后期为金属高能率加工技术奠早在暌郧埃陀醒д呷鲜兜嚼谜ㄒ┑谋ㄗ饔每梢越幸恍┙ㄉ栊缘牟牧加工。第二次世界大战以来对炸药应用技术的改进,对高压和高应变率条件下材料行为定了理论和实践基础。几乎在同一时期,宇航和原子能设备等尖端工业的发展要求提供由粉末材料制成的高密度零件,而传统的工艺对发展新材料的潜力已处于极限状态,为了获得高性能的新型材料,不得不寻求新的工艺方法,爆炸粉末烧结作为