硼化鈦基陶瓷/鈦合金梯度納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料組織演化、損傷失效與抗彈性能研究

編號：CPJS04686

篇名：硼化鈦基陶瓷/鈦合金梯度納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料組織演化、損傷失效與抗彈性能研究

作者：趙忠民[1] ;彭文斌[1]

關(guān)鍵詞：陶瓷/金屬層狀復(fù)合材料 離心反應(yīng)熔鑄工藝 梯度納米結(jié)構(gòu)界面 損傷失效 防彈性能

機構(gòu)： [1]軍械工程學院車輛與電氣工程系,石家莊050003

摘要： 基于陶瓷/鈦合金之間的熔化連接和原子互擴散，采用離心反應(yīng)熔鑄工藝成功制備出具有連續(xù)梯度特征的TiB2基陶瓷/Ti.6Al.4V合金層狀復(fù)合材料。該復(fù)合材料分為陶瓷基體、中間過渡區(qū)及金屬基底三層結(jié)構(gòu)，且陶瓷/鈦合金層間原位形成以陶瓷相(TiB2,TiC1.x)、Ti基合金相的尺寸和體積分數(shù)為特征的梯度納米結(jié)構(gòu)(微米.微納米.納米)復(fù)合界面。測試表明該復(fù)合材料層間剪切強度、彎曲強度、斷裂韌性分別達到335MPa±35MPa、862MPa±45MPa和45MPa.m1/2±15MPa.m1/2。陶瓷/鈦合金層間剪切斷裂誘發(fā)TiB2、TiB棒晶的自增韌機制及有限的Ti基合金延性相增韌機制，使層間剪切測試與三點彎曲測試得出的載荷/位移曲線均呈現(xiàn)出近乎線性上升趨勢。對TiB2基陶瓷、陶瓷/鈦合金層狀復(fù)合材料進行14.5軍用制式穿甲彈DOP靶試，得出兩種材料的平均防護系數(shù)分別為3.05和7.30。陶瓷/鈦合金層間原位生成的梯度納米結(jié)構(gòu)復(fù)合界面不僅改善了陶瓷/鈦合金之間聲阻抗匹配，而且也使陶瓷/鈦合金層間保持高的結(jié)合強度。陶瓷/鈦合金層狀復(fù)合材料遭受彈體沖擊時，將誘發(fā)界面載荷傳遞與剪切耦合的雙重效應(yīng)，最終在表觀上使陶瓷/鈦合金層狀復(fù)合材料的防彈性能得以顯著提升。