弹道冲击下钛/钢复合波纹板的界面力学研究
2021-08-06高志雄
重庆理工大学学报(自然科学) 2021年7期
马 桢,吴 伟,高志雄,王 涛,张 柱,常 超
(1.太原科技大学 应用科学学院 力学系,太原 030024;2.山西柴油机工业有限责任公司,山西 大同 037036;3.太原理工大学 机械与运载工程学院,太原 030024)
新材料是诸多产业发展的先导,对国民经济发展、国防军工建设和节能低碳目标的实现起着关键支撑作用[1]。复合材料是新材料领域中的重要组成部分,随着对坚固耐用复合材料需求的日益增加,具备多种金属材料优异性能的金属复合板逐渐成为关注热点。钛及钛合金拥有高比强度、高热强度、耐腐蚀等特性,也有较高的结构承载能力和良好的抗弹性能,是装甲防护领域的研究热点[2],但价格昂贵;钢的开采制备成本较低,但耐腐蚀性与热强度较差。钛/钢复合板兼顾两种金属材料的优异性能,大大降低了材料成本,被广泛应用于国防科技、海洋工程等领域,发展钛/钢复合板有较高的经济价值和广阔的应用前景[3]。
界面脱粘是金属复合板主要失效模式。由于异类金属轧制成型界面变形协调性较差,在抵抗变形的过程中界面总是最先发生失效[4]。在传统热轧工艺中,高温催生的金属化合物会削弱钛/钢复合板的整体质量[4-5],而轧制温度过低会导致金属板结合效果变差,同样会削弱复合板的整体质量。面对这一矛盾,王涛等[6]提出使用新型“波平轧制(corrugated flat rolling,CFR)”工艺制备钛/钢复合波纹板,其关键是先用波纹辊粗轧出波纹界面,再用平辊进行精轧,将复合板的轧制界面由平面变为波纹面,从而提高界面结合强度,改善传统金属复合板常出现的界面脱黏失效情况,进而延缓由此产生的层间开裂现象。……
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