鎢合金材料宏微觀性能分析及動(dòng)態(tài)性能測(cè)試研究.pdf

1、高比重鎢合金材料是由鎢顆粒和粘結(jié)相在高溫下燒結(jié)而成的兩相合金組織。鎢顆粒在組成合金的兩相金屬中是強(qiáng)度較高的相，體心立方的鎢顆粒分布于面心立方結(jié)構(gòu)、較軟的粘結(jié)相當(dāng)中，它的相對(duì)數(shù)量、形態(tài)及分布是影響合金性能的重要因素，這些細(xì)觀要素與鎢合金材料的力學(xué)性能密切相關(guān)。 本文的內(nèi)容包括： 1．采用納米壓痕實(shí)驗(yàn)對(duì)不同含量鎢合金進(jìn)行了原位性能測(cè)試，根據(jù)納米壓痕實(shí)驗(yàn)得到的載荷—位移關(guān)系，利用有限元計(jì)算給出了基體相的原位細(xì)觀屈服強(qiáng)度和硬化模

2、量。從實(shí)驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果可以看出，宏觀的材料特征是大量微觀量的統(tǒng)計(jì)平均效應(yīng)，而壓痕實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)較少，得到的材料力學(xué)特性值只是少量微觀量的平均效應(yīng)，當(dāng)本研究所取的實(shí)驗(yàn)值增加時(shí)，則兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果將趨于一致。同時(shí)，也可以看到，材料的細(xì)觀特性不同于它的宏觀效應(yīng)，因此，在計(jì)算細(xì)觀量時(shí)，建議使用材料的細(xì)觀力學(xué)特性值。 2．根據(jù)納米壓痕實(shí)驗(yàn)中的載荷．位移關(guān)系，利用自編的二維、三維有限元程序和反向法進(jìn)行了均質(zhì)材料鋁的宏觀性能實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，給出鎢合

3、金材料基體相的原位細(xì)觀屈服強(qiáng)度和細(xì)觀硬化模量，即給出鎢合金材料中基體相的原位彈、塑性性質(zhì)。并且為了驗(yàn)證反向法確定鎢合金材料基體相的局部彈塑性力學(xué)行為的有效性，進(jìn)行了均質(zhì)材料鋁的宏觀性能實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，由宏觀實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，由此預(yù)報(bào)的材料彈塑性性能與測(cè)試結(jié)果一致。這樣可以利用二維彈塑性計(jì)算程序快捷、方便地進(jìn)行鎢合金材料的宏細(xì)觀性能的數(shù)值分析。 3．進(jìn)行了不同狀態(tài)鎢合金（真空態(tài)和鍛造態(tài)）的動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)，利用實(shí)驗(yàn)得到的擬合應(yīng)力應(yīng)變

4、關(guān)系進(jìn)行了有限元分析計(jì)算。動(dòng)態(tài)壓縮荷載下鎢合金材料發(fā)生應(yīng)變硬化現(xiàn)象，而在動(dòng)態(tài)拉伸荷載下發(fā)生應(yīng)變軟化現(xiàn)象。不同的加載條件下鎢合金材料的性能不能用相同的本構(gòu)方程來(lái)描述，導(dǎo)致在研究其動(dòng)態(tài)性能時(shí)采用不同規(guī)律的方程分別表述。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及對(duì)兩種鎢合金材料進(jìn)行斷口掃描，從掃描圖片可以得到，鎢合金材料動(dòng)態(tài)壓縮和動(dòng)態(tài)拉伸性能具有不對(duì)稱性。 4．利用人工智能BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測(cè)了不同含量鎢合金的抗拉強(qiáng)度；對(duì)鎢合金材料進(jìn)行了有限元的單胞模擬計(jì)算。分