冲击环境下锂离子电池损伤特征研究 被引量：1

1

作者 刘源 苏新瑞 +4 位作者 张松 王扬卫 高丽红 马壮 吴宇 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第8期1628-1633,共6页

随着高科技电子设备在战场上的广泛应用,军用锂电池在冲击环境下的安全性尤为重要。然而,在实验室中无法还原真实战场环境中的冲击载荷,目前研究仍局限于模拟仿真,缺乏对枪击载荷作用下电池的损伤失效特征的解析。针对上述问题,通过单... 随着高科技电子设备在战场上的广泛应用,军用锂电池在冲击环境下的安全性尤为重要。然而,在实验室中无法还原真实战场环境中的冲击载荷,目前研究仍局限于模拟仿真,缺乏对枪击载荷作用下电池的损伤失效特征的解析。针对上述问题,通过单体电池枪击实验,研究了高比能锂离子电池在冲击载荷下发生热失控的荷电状态(SOC)阈值。结果表明,50%SOC电池未发生热失控,60%以上SOC的电池均发生了不同程度热失控,80%以上SOC的电池发生了伴随爆燃的剧烈热失控。随后对电池残骸进行分析,50%、60%、70%SOC电池在被子弹击穿后还具有完整的形状,而80%、90%、100%SOC电池被完全破坏。上述研究成果可为军用高比能锂电池在冲击载荷下的安全设计提供参考。 展开更多

关键词 锂离子电池 冲击环境 荷电状态 热失控 阈值

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Yb_(2)Si_(2)O_(7)基复合材料的高温自愈合行为研究

2

作者 刘玥豆 王旭 +2 位作者 刘玲 马壮 杨茗佳 《中国材料进展》 北大核心 2025年第3期217-225,共9页

SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料满足新一代航空发动机高推重比的发展要求,但在发动机内部高温恶劣环境下,需用环境障涂层对该复合材料进行防护。目前环境障涂层在服役过程中不可避免地会产生裂纹,因此,需要开发一种具有自愈合能力的环境障涂... SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料满足新一代航空发动机高推重比的发展要求,但在发动机内部高温恶劣环境下,需用环境障涂层对该复合材料进行防护。目前环境障涂层在服役过程中不可避免地会产生裂纹,因此,需要开发一种具有自愈合能力的环境障涂层,在裂纹出现时及时修复。以Yb_(2)Si_(2)O_(7)材料为基础,分别采用放电等离子烧结和无压烧结制备了Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC和Yb_(2)Si_(2)O_(7)-Yb_(2)SiO_(5)复合陶瓷,开展了Yb_(2)Si_(2)O_(7)基复合材料的自愈合行为研究,并探究了该复合材料作为自愈合环境障涂层材料的可行性。结果表明,向Yb_(2)Si_(2)O_(7)陶瓷中添加SiC第二相时,含5%和10%(质量分数,下同)SiC的Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC复合材料在空气中1100℃热处理1 h后,由于表面的SiC氧化形成SiO_(2),SiO_(2)的填充作用以及反应引起的体积膨胀促进了裂纹愈合;而在1300℃下热处理,SiC大量氧化产生较大体积膨胀,含5%和10%SiC的Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC复合材料内部反而出现新的裂纹。而向Yb_(2)Si_(2)O_(7)陶瓷中添加Yb_(2)SiO_(5)第二相可以促进材料致密化和裂纹愈合,当Yb_(2)SiO_(5)添加量为50%时,复合材料的裂纹愈合效率最高,约为78%,主要可归因于具有较高热膨胀系数的Yb 2SiO 5受热膨胀,对Yb_(2)Si_(2)O_(7)产生压应力,促进了裂纹愈合。 展开更多

关键词 Yb_(2)Si_(2)O_(7) 复合材料 自愈合 裂纹 环境障涂层

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石英纤维增强环氧树脂基复合材料的激光烧蚀行为 被引量：2

3

作者 陈松 甄岳泽 +2 位作者 马壮 高丽红 王东红 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第10期11-16,39,共7页

以环氧树脂为基体,以石英纤维为增强体,制备了石英纤维增强环氧树脂基复合材料,探究了不同功率密度的高能连续激光对石英纤维增强环氧树脂基复合材料的辐照效应,分析了功率密度分别为100 W/cm2、500 W/cm2和1000 W/cm2的激光对辐照样品... 以环氧树脂为基体,以石英纤维为增强体,制备了石英纤维增强环氧树脂基复合材料,探究了不同功率密度的高能连续激光对石英纤维增强环氧树脂基复合材料的辐照效应,分析了功率密度分别为100 W/cm2、500 W/cm2和1000 W/cm2的激光对辐照样品宏微观形貌和质量烧蚀率的影响,并通过温度演变数据和树脂热解阈值模型对烧蚀行为作进一步分析。研究结果表明:激光作用于复合材料表面后,沉积的能量将造成环氧树脂基体的热解,随着激光功率密度增加,环氧树脂基体热解程度增加,复合材料表面烧蚀区域不断扩大,质量烧蚀率增加,对复合材料的破坏加剧。环氧树脂基体热解生成的气体和残炭起到了消耗能量、遮蔽激光、阻隔热量等作用,使复合材料具备了一定的抗激光烧蚀性能。 展开更多

关键词 激光辐照 复合材料 环氧树脂基体热解 残炭 烧蚀行为

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石墨烯增强钛基复合材料研究进展 被引量：1

4

作者 穆啸楠 张洪梅 王宇 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期212-221,229,共11页

非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)具有高比强度、低密度、优异的耐蚀性等诸多特性,在航空航天、国防工业、交通运输等领域具有广泛的应用前景。石墨烯具有良好的本征物理和力学性能,是近年来的二维碳纳米“明星”材料,被视为极具潜力的DR... 非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)具有高比强度、低密度、优异的耐蚀性等诸多特性,在航空航天、国防工业、交通运输等领域具有广泛的应用前景。石墨烯具有良好的本征物理和力学性能,是近年来的二维碳纳米“明星”材料,被视为极具潜力的DRTMCs纳米增强体。国内外研究者聚焦DRTMCs设计与制备,突破了低温快速成型和界面改性等关键技术,初步实现了界面精细调控和微观构型,获得石墨烯在钛基体中的本征增强,制备出强塑性匹配较好的DRTMCs。简要综述近些年来石墨烯增强钛基复合材料的设计方法和制备工艺,探讨界面反应、界面结构、微观构型等关键因素对复合材料力学性能和失效机制的影响规律,并提出石墨烯增强钛基复合材料未来的发展方向。 展开更多

关键词 石墨烯 钛基复合材料 制备方法 界面设计 力学行为

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深冷时间对低碳高合金马氏体钢组织性能的影响

5

作者 何金 杨彬 +3 位作者 王迎春 迟宏宵 周健 程兴旺 《兵工学报》 北大核心 2025年第6期158-164,共7页

为了控制残余奥氏体含量以获得更高性能的航空轴承钢,优化深冷处理工艺是有效的途径。研究深冷时间对经淬火、-75℃下深冷和回火处理后的低碳Co-Cr-Mo-Ni-W高合金钢组织和力学性能影响,结果表明:深冷回火后试验钢的组织主要为回火马氏体... 为了控制残余奥氏体含量以获得更高性能的航空轴承钢,优化深冷处理工艺是有效的途径。研究深冷时间对经淬火、-75℃下深冷和回火处理后的低碳Co-Cr-Mo-Ni-W高合金钢组织和力学性能影响,结果表明:深冷回火后试验钢的组织主要为回火马氏体,同时还有一定量残余奥氏体和细小均匀分布在基体上的纳米碳化物;在2~6 h范围内,随着深冷时间延长,由于残余奥氏体含量降低,回火马氏体板条细化,位错密度提高,纳米级碳化物数量增加且分布均匀化,强度显著提高,塑性逐渐降低;深冷时间超过6 h后,残余奥氏体含量继续减小,位错密度增加,纳米碳化物尺寸长大,数量减少,强度和塑性均变化不大;试验条件下,深冷时间为6~10 h时,获得了超高强度和良好的强塑性匹配,屈服和抗拉强度分别为~1690 MPa和~1940 MPa,延伸率为~14.3%。 展开更多

关键词 低碳高合金钢 深冷处理 残余奥氏体 纳米碳化物 力学性能

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高温、高温度梯度条件下多元稀土掺杂氧化锆热障涂层的失效过程与机理

6

作者 范佳宾 王全胜 +2 位作者 宁先进 李立 孙振宁 《中国表面工程》 北大核心 2025年第2期293-301,共9页

热障涂层是先进航空发动机普遍采用的热防护手段,随着发动机工作温度提高,涂层的工作环境也愈发严峻,研究涂层在高温、高温度梯度条件下的失效模式对提高涂层在服役环境下的工作寿命具有重要意义。采用大气等离子喷涂法在GH3536基体上... 热障涂层是先进航空发动机普遍采用的热防护手段,随着发动机工作温度提高,涂层的工作环境也愈发严峻,研究涂层在高温、高温度梯度条件下的失效模式对提高涂层在服役环境下的工作寿命具有重要意义。采用大气等离子喷涂法在GH3536基体上制备陶瓷层厚度为0.12 mm的Gd_(2)O_(3)-Yb_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)共掺杂ZrO_(2)热障涂层,对涂层的微观组织和物相组成进行表征,设计搭建保证涂层面层高温、背部低温的水冷热冲击试验平台,讨论涂层在高温、高温度梯度条件下的失效机理。结果表明:在涂层面温约为2350℃的高温热冲击试验后,单次长时试验涂层寿命大于1200 s,多次短时试验涂层寿命为3次;涂层沿厚度方向表现出明显的梯度烧结现象,表层发生严重烧结,孔隙率和晶粒尺寸沿厚度方向均呈梯度分布;在单次1200 s热冲击试验后,涂层仍保持单一立方相,高温相稳定性好;在多次25 s热冲击试验后,随着试验次数的增多,烧结区深度增加,垂直裂纹数量增多,横向裂纹宽度增大、长度增长;涂层在高温、高温度梯度条件下失效是由高温烧结、热失配应力和热生长氧化物共同导致的。通过高温、高温度梯度条件下的热冲击试验模拟涂层的服役环境,分析涂层在高温、高温度梯度服役条件下微观结构的演变过程,明确了涂层在服役环境下的失效机理。 展开更多

关键词 等离子喷涂 热冲击试验 Gd_(2)O_(3)-Yb_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)共掺杂ZrO_(2) 微观组织 失效机理

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基于机器学习的梯度点阵材料优化设计 被引量：3

7

作者 王扬卫 姜炳岳 +3 位作者 程兴旺 靳楠 程焕武 张洪梅 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期311-319,共9页

点阵材料具有轻质、抗冲击、高能量吸收等特性,因而在航天飞行器承载部件设计等领域有广阔应用前景.通过对点阵材料内部杆径进行合理的梯度设计,可以提高点阵材料在高速冲击载荷作用下的动态力学性能.利用仿真模拟数据,基于随机森林模... 点阵材料具有轻质、抗冲击、高能量吸收等特性,因而在航天飞行器承载部件设计等领域有广阔应用前景.通过对点阵材料内部杆径进行合理的梯度设计,可以提高点阵材料在高速冲击载荷作用下的动态力学性能.利用仿真模拟数据,基于随机森林模型实现了梯度点阵材料的动态力学响应预测和结构参数优化.以面心立方(face center cubic,FCC)结构梯度点阵材料为研究对象,通过对杆径参数的调整实现点阵材料密度的梯度化设计.通过LS-DYNA软件计算了密度分布不同的梯度点阵材料受到冲击载荷作用时的动态力学响应,包括冲击端面与支撑端面接触应力随时间的变化曲线.基于随机森林模型,以各层胞元的相对密度为输入,实现对点阵材料端面峰值应力的预测,并基于Gini指数分析出对不同端面处峰值应力影响最大的胞元层.将网格搜索算法与训练好的随机森林对接,分别以两个端面上的峰值应力最高作为优化目标,获得点阵材料各层胞元相对密度的最优值.模型对梯度点阵材料端面峰值应力的预测误差在5%以内.数值模拟验证结果表明,优化后所得梯度点阵材料相应端面上的峰值应力高于仿真数据集内任何结构. 展开更多

关键词 多孔材料 梯度点阵材料 随机森林 动态力学响应 网格搜索 优化设计

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陶瓷材料动态断裂韧性测试 被引量：1

8

作者 宋顺成 陈小安 +3 位作者 王庭辉 王明超 孙志杰 张佐光 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期32-35,共4页

为了测试陶瓷材料动态断裂韧性,利用Hopkinson压杆实验原理和改装的Hopkinson压杆装置,并将试件加工成单边切口梁进行了三点弯曲动态试验.利用改装的Hopkinson压杆装置可直接测得透射应力波,从而直接得到试件变形过程中作用在试件上的... 为了测试陶瓷材料动态断裂韧性,利用Hopkinson压杆实验原理和改装的Hopkinson压杆装置,并将试件加工成单边切口梁进行了三点弯曲动态试验.利用改装的Hopkinson压杆装置可直接测得透射应力波,从而直接得到试件变形过程中作用在试件上的支反力.本文定义了无量纲挠度和挠度变化率,给出了几种陶瓷材料在不同挠度变化率下的时间-动态应力强度因子曲线,并分别给出其动态断裂韧性.测试结果表明,陶瓷材料的动态断裂韧性具有挠度变化率效应. 展开更多

关键词 陶瓷材料 动态三点弯曲试验 动态断裂韧性 HOPKINSON压杆

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基于内凹三角形微结构的CTB电池包力学性能分析

9

作者 赵颖 孙晓宇 +4 位作者 陈凯铭 郝纪波 胡晓松 王月强 王扬卫 《西南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第8期2-12,共11页

针对传统CTB电池包防护结构布置空间有限、对防护材料吸能特性要求较高等问题,提出一种基于内凹三角形微结构的新型CTB电池包。首先,通过开展电池包上壳体与车身底板一体化设计建立车身骨架及传统CTB电池包的有限元模型。基于此,开展传... 针对传统CTB电池包防护结构布置空间有限、对防护材料吸能特性要求较高等问题,提出一种基于内凹三角形微结构的新型CTB电池包。首先,通过开展电池包上壳体与车身底板一体化设计建立车身骨架及传统CTB电池包的有限元模型。基于此,开展传统CTB电池包静态力学仿真与动态碰撞模拟,获取汽车典型工况下的力学响应特性。其次,构建内凹三角形微结构的理论力学模型,并以相对密度最小、相对弹性模量最大为优化目标,以结构参数为优化变量,利用遗传算法对该微结构开展多目标优化设计,获取最优结构参数。最后,通过将内凹三角形微结构替换传统蜂窝结构,构建新型内凹三角形微结构CTB电池包,并在相同工况下对其开展数值模拟。结果表明:相较于传统CTB电池包,新型内凹三角形微结构CTB电池包在扭转工况下能够为车身骨架分担更多载荷;在弯曲工况下该电池包与传统CTB电池包的最大应力与位移均为13.98 MPa和1.175 mm;在碰撞工况下新型内凹三角形微结构CTB电池包y方向最大侵入位移降低3.2%,表明新型内凹三角形微结构CTB电池包在力学防护方面具有优越性。 展开更多

关键词 CTB电池包 内凹三角形微结构 力学性能 数值模拟

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Ti6321钛合金在Taylor杆冲击下的动态断裂微观组织观测 被引量：5

10

作者 徐雪峰 王琳 +6 位作者 程兴旺 刘安晋 Tayyeb Ali 周哲 宁子轩 张斌斌 赵登辉 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1401-1407,共7页

通过固溶处理获得近α型Ti6321钛合金的双态和魏氏组织,研究不同组织对材料在Taylor杆冲击条件下动态损伤和断裂行为的影响。利用Taylor杆对材料进行动态加载,弹体的撞击速度范围为146~228 m/s,结合光学显微镜、扫描电子显微镜和定量金... 通过固溶处理获得近α型Ti6321钛合金的双态和魏氏组织,研究不同组织对材料在Taylor杆冲击条件下动态损伤和断裂行为的影响。利用Taylor杆对材料进行动态加载,弹体的撞击速度范围为146~228 m/s,结合光学显微镜、扫描电子显微镜和定量金相表征方法对其微观组织演化进行观察分析。结果表明:双态组织的Ti6321合金具有更好的抗冲击性能;双态组织和魏氏组织试样在加载后的显微组织均发生了明显变化,随着冲击加载速度的增加,双态组织的初生α晶粒尺寸由25.3μm减小至16.7μm,次生α相和β相在载荷作用下变形、碎化;对于魏氏组织钛合金,次生α相沿受力方向显著拉长;观察断口可以发现,两种组织试样的断口均可以分为光滑熔融区和韧窝区,两个区域之间的界限并不明显;两种组织试样均发生了绝热剪切破坏,相比于魏氏组织,双态组织Ti6321合金具有较低的绝热剪切敏感性。 展开更多

关键词 钛合金 动态断裂行为 Taylor杆冲击实验 绝热剪切带

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界面层对CVI-mini SiC_(f)/SiC复合材料力学性能的影响 被引量：7

11

作者 赵文青 齐哲 +3 位作者 吕晓旭 焦健 马壮 朱时珍 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期71-77,共7页

利用化学气相渗透法(CVI)在束丝SiC纤维表面沉积BN和BN/SiC两种界面层,并将其制备成mini碳化硅复合材料。应用扫描电镜(SEM)观察了界面层和mini复材的表面和断口形貌,应用原子力显微镜(AFM)表征了界面层的表面粗糙度。采用X射线衍射(XRD... 利用化学气相渗透法(CVI)在束丝SiC纤维表面沉积BN和BN/SiC两种界面层,并将其制备成mini碳化硅复合材料。应用扫描电镜(SEM)观察了界面层和mini复材的表面和断口形貌,应用原子力显微镜(AFM)表征了界面层的表面粗糙度。采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对界面层结构进行表征,利用电子万能试验机对mini复材的拉伸性能进行分析。结果表明,CVI方法制备的BN表面光滑,为层状-岛状生长,与基体结合较弱,其mini复材拉伸强度为970 MPa。热处理后的BN结晶度增强,表面粗糙度增大,与基体的结合略微增强,其mini复材拉伸强度有所提升,为1050 MPa。BN/SiC界面层表面粗糙,为岛状生长,与基体的结合较强,其mini拉伸强度最高,为1720 MPa。 展开更多

关键词 界面层 表面粗糙度 mini复材 拉伸强度

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SPS制备SiC-TiB_2复相陶瓷材料结构和性能研究 被引量：3

12

作者 黄安琪 朱时珍 +2 位作者 刘玲 马壮 高丽红 《陶瓷学报》 北大核心 2017年第3期319-324,共6页

本文以SiC为基体,TiB_2为第二相,YAG为液相助烧剂,通过等离子放电烧结(SPS)工艺,在1700℃、50 MPa条件下制备不同成分的SiC-TiB_2复相陶瓷材料,采用XRD、SEM、TEM、EDS对试样的物相和显微结构进行了分析,结合弯曲强度、硬度及断裂韧性... 本文以SiC为基体,TiB_2为第二相,YAG为液相助烧剂,通过等离子放电烧结(SPS)工艺,在1700℃、50 MPa条件下制备不同成分的SiC-TiB_2复相陶瓷材料,采用XRD、SEM、TEM、EDS对试样的物相和显微结构进行了分析,结合弯曲强度、硬度及断裂韧性等力学性能的表征对其结构和性能进行了研究。研究发现,SPS烧结制备的SiC-TiB_2陶瓷晶粒细小均匀,SiC平均粒径约为1μm。TiB_2的加入对于复合陶瓷的致密烧结起到了阻碍作用。由于TiB_2原始粉末表面少量的氧化物TiO_2同SiC的反应,从而引入了TiC;由于大颗粒的TiB_2的切削作用,粉料在球磨过程中引入磨球的成分YSZ。TiB_2的加入促使液相助烧剂更倾向于以非晶的形式存在,从而改变了晶粒间的结合形态,提高了晶间结合强度,进一步提高断裂韧性。SiC-TiB_2复相陶瓷材料的弯曲强度和断裂韧性随TiB_2含量的增加先增加后减小,在TiB_2含量为15%时弯曲强度和断裂韧性达到最大值,分别为662 MPa和8.84 MPa·m^(1/2)。 展开更多

关键词 SiC-TiB2 SPS 弯曲强度 断裂韧性

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激光熔覆制备TC4基复合药型罩材料的力学性能 被引量：2

13

作者 闫春洋 王琳 +1 位作者 王东源 张永忠 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期68-72,共5页

为了提高TC4药型罩的侵彻性能,将激光熔覆制备工艺用于TC4复合药型罩材料的制备。选用TA15+30%(质量分数,下同)TiC粉、TA15+20%Cr_3C_2粉和TA15+15%B_4C粉作为TC4基体的熔覆材料。采用XRD、扫描电镜和显微硬度测试、准静态压缩实验、SHP... 为了提高TC4药型罩的侵彻性能,将激光熔覆制备工艺用于TC4复合药型罩材料的制备。选用TA15+30%(质量分数,下同)TiC粉、TA15+20%Cr_3C_2粉和TA15+15%B_4C粉作为TC4基体的熔覆材料。采用XRD、扫描电镜和显微硬度测试、准静态压缩实验、SHPB动态压缩实验以及3点弯曲实验方法,研究熔覆层与基体界面处微观形貌、熔覆层硬度变化情况以及3种复合材料的力学性能。结果表明:TC4基体与3种材料都能形成完全冶金结合,TC4-(TA15+TiC),TC4-(TA15+Cr_3C_2)和TC4-(TA15+B_4C)材料的强度均高于TC4基体材料,塑性略差;TC4-(TA15+TiC),TC4-(TA15+Cr_3C_2)材料的抗弯强度分别为168 MPa,101 MPa,均高于TC4基体材料的45 MPa。 展开更多

关键词 TC4复合药型罩材料 激光熔覆 力学性能 界面

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SiC/Al双连通复合装甲材料抗侵彻性能宏–微观跨尺度模拟 被引量：1

14

作者 李国举 范群波 +1 位作者 王扬卫 史然 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期425-430,共6页

SiC/Al双连通复合装甲材料所具有的复杂三维微结构特征对其宏观抗侵彻性能具有重要影响。本文建立了从宏观靶试模型中SiC/Al靶板的典型微区提取动态边界条件,并作用于相应微观组织模型的跨尺度数值模拟方法,研究了SiC/Al靶板在抗侵彻过... SiC/Al双连通复合装甲材料所具有的复杂三维微结构特征对其宏观抗侵彻性能具有重要影响。本文建立了从宏观靶试模型中SiC/Al靶板的典型微区提取动态边界条件,并作用于相应微观组织模型的跨尺度数值模拟方法,研究了SiC/Al靶板在抗侵彻过程中不同典型局部微区内的动态微结构损伤及失效过程。研究表明:在弹着点正下方位置,多个裂纹源萌生于两相界面处靠近陶瓷相一侧,随后沿与弹道平行的方向扩展并形成轴向主裂纹;在与弹体轴线呈45°位置,裂纹除了在靠近界面处的陶瓷相一侧萌生外,在陶瓷相内部也出现了与弹道方向垂直的多条水平裂纹,界面裂纹与水平裂纹进一步扩展并桥连成多个锥形主裂纹。相关模拟方法为将来该类材料的微结构优化提供了一种新的技术途径。 展开更多

关键词 SiC/Al双连通复合材料 宏–微观跨尺度模拟 动态损伤及失效过程

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激光熔覆双层药型罩复合结构材料动态力学性能的研究

15

作者 王东源 王琳 +2 位作者 张永忠 徐欣 刘玲 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期98-102,共5页

采用激光熔覆法分别在Cu、Fe基体上制备Fe、TC4钛合金熔覆层,利用分离式Hopkinson压杆测试上述两种复合结构材料在2 200~4 200 s-1应变率加载下的真应力-真应变曲线,用扫描电镜观察界面显微组织结构,用X射线衍射分析测定界面处所含物相... 采用激光熔覆法分别在Cu、Fe基体上制备Fe、TC4钛合金熔覆层,利用分离式Hopkinson压杆测试上述两种复合结构材料在2 200~4 200 s-1应变率加载下的真应力-真应变曲线,用扫描电镜观察界面显微组织结构,用X射线衍射分析测定界面处所含物相成分。结果表明:在Cu基板上制备的Fe熔覆层中产生轻微氧化,界面处形成良好的冶金结合;FeTC4界面处形成金属间化合物和氧化物构成的界面反应层;高应变率动态加载下,Cu-Fe、Fe-TC4双层复合结构材料的真应力值均介于对应单金属材料之间,Cu-Fe界面保持良好的冶金结合,塑性变形能力优于纯Cu和纯Fe;Fe-TC4在较低应变率加载条件下表现出优于纯Fe的综合力学性能,在4 100 s-1应变率加载下界面反应层失效。 展开更多

关键词 激光熔覆 双层复合结构材料 动态力学性能 药型罩

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爆炸加载TC4 ELI钛合金微损伤研究 被引量：1

16

作者 宋雨宸 王琳 +4 位作者 赵登辉 吴江 范丽静 张宇轩 程焕武 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期26-31,共6页

用TNT炸药空中爆炸加载等轴组织TC4 ELI钛合金板材,研究爆炸药量及距靶板中心距离对钛合金显微组织演化的影响,测试了爆炸加载后材料的力学性能。结果表明:爆炸加载后TC4 ELI钛合金显微组织内产生了大量形变带,形变带宽度为10~120μm;... 用TNT炸药空中爆炸加载等轴组织TC4 ELI钛合金板材,研究爆炸药量及距靶板中心距离对钛合金显微组织演化的影响,测试了爆炸加载后材料的力学性能。结果表明:爆炸加载后TC4 ELI钛合金显微组织内产生了大量形变带,形变带宽度为10~120μm;随着爆炸药量从200 g提高到300 g,形变带的数量及总宽度增加,形变带边界更加清晰;随着距靶板中心距离的增加,形变带数量不变,宽度增加。对爆炸加载回收靶板采用分离式霍普金森压杆(SHPB)进行动态压缩再加载试验,随药量和距靶板中心距离的增加,钛合金静动态抗压强度与断裂应变增加。动态再加载后产生了绝热剪切转变带,形变带对转变带的萌生及扩展过程影响较小。 展开更多

关键词 TC4 ELI钛合金 爆炸加载 再加载力学性能 绝热剪切形变带 绝热剪切转变带

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针刺工况下锂电池未触发热失控的失效分析 被引量：2

17

作者 赵颖 郝纪波 +3 位作者 杨杰 罗锦艳 王扬卫 王月强 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1-13,共13页

为明确针刺工况下锂电池未触发热失控的失效机理,开展了电池单体及电池模组的针刺试验及有限元仿真研究.首先,基于锂电池生热及传热理论明确了锂电池产生热失控的条件.其次,开展了锂电池单体在不同针刺速度(5 mm/s、25 mm/s)及不同针刺... 为明确针刺工况下锂电池未触发热失控的失效机理,开展了电池单体及电池模组的针刺试验及有限元仿真研究.首先,基于锂电池生热及传热理论明确了锂电池产生热失控的条件.其次,开展了锂电池单体在不同针刺速度(5 mm/s、25 mm/s)及不同针刺深度(10 mm、13 mm)下的针刺试验.试验结果表明:针刺速度对电池单体的失效模式影响较小,同时未刺穿的电池单体相较于其完全刺穿下拥有更剧烈的压降和更高的温度.基于此开展了电池模组针刺试验,获得了电池模组电压失效形式及温度传播规律.最后,为验证上述针刺试验结果的准确性,针对13 mm完全刺穿深度工况,分别对电池单体及电池模组开展了有限元仿真分析.结果表明:仿真工况下电池单体及电池模组的电压及温度变化趋势与试验条件下的变化趋势具有良好的一致性. 展开更多

关键词 锂电池 针刺工况 热失控 失效分析 有限元仿真

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原位氧化FeNiMnAlCrC高熵合金的光热转换性能 被引量：1

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作者 李雨洁 章飞 +4 位作者 陈梅洁 李开洋 熊志平 宋旼 王章维 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3595-3607,共13页

本文采用经济的原位氧化和选择性刻蚀工艺,通过调控氧化温度和表面粗糙度,研究了Fe_(40)Ni_(11)Mn_(35)Al_(7)Cr_(6)C_(1)(摩尔分数,%)高熵合金表面的氧化产物变化及其对太阳能光热转换性能的影响。结果表明:在500~700℃范围内,随着温... 本文采用经济的原位氧化和选择性刻蚀工艺,通过调控氧化温度和表面粗糙度,研究了Fe_(40)Ni_(11)Mn_(35)Al_(7)Cr_(6)C_(1)(摩尔分数,%)高熵合金表面的氧化产物变化及其对太阳能光热转换性能的影响。结果表明:在500~700℃范围内,随着温度升高和刻蚀引起的初始表面粗糙度的增大,氧化后高熵合金表面的氧化物尺寸、氧化层厚度、粗糙度和氧化物种类均呈上升趋势,使得光热转换性能逐渐提升。预先刻蚀并经700℃氧化2 h后,合金的太阳能吸收率和光热转换效率分别达到峰值90.4%和87.9%。当氧化温度继续升高至800℃后,由于热膨胀系数不匹配导致热应力增大,合金表面生成的氧化层均开始大面积脱落,进而导致材料的光热性能开始下降。本研究为金属氧化层的有效设计提供了理论支持,有助于实现高熵合金光热性能的优化与提升。 展开更多

关键词 高熵合金 原位氧化 选择性刻蚀 光热转换 太阳能选择性吸收材料

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316L不锈钢蜂窝夹芯结构的抗爆性能研究与优化

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作者 黄静泊 李小帅 +1 位作者 谢晶 王扬卫 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第6期1-12,共12页

为探究316L不锈钢蜂窝夹芯结构抗爆性能,设计了一种蜂窝夹芯结构,并采用316L不锈钢粉末通过选区激光熔融(selective laser melting,SLM)制备,同时采用该方法制备等面密度实心板作为对照组。通过静爆实验、LS-DYNA仿真实验得到该结构在... 为探究316L不锈钢蜂窝夹芯结构抗爆性能,设计了一种蜂窝夹芯结构,并采用316L不锈钢粉末通过选区激光熔融(selective laser melting,SLM)制备,同时采用该方法制备等面密度实心板作为对照组。通过静爆实验、LS-DYNA仿真实验得到该结构在近场静爆载荷下的力学行为,并且对应力波在其中的传播方式进行探究以明确其抗爆原理。同时在此基础上利用Optistruct对该结构进行拓扑优化以及结构优化,以期进一步提升抗爆性能。研究结果表明,多孔夹芯结构相比传统实心面板背板挠度降低13.2%,抗爆性能有所提升。建立的流固耦合数值模型描述了静爆实验的3个阶段,即冲击波传播阶段、流固耦合阶段和惯性作用阶段;明确静爆实验中靶板中心处“川”字形裂纹产生是残余芯层挤压导致的,芯层变形失效机理为蜂窝板平面内拉伸撕裂。Optistruct优化结果呈现三角形骨架和圆形孔洞交替波纹板结构,优化后波纹芯靶板相比优化前传统蜂窝夹芯板在相同的爆炸载荷下背板挠度降低25.4%,板后压力峰值降低17.6%,抗爆性能提升明显。相比蜂窝板,圆孔结构可以使背板挠度降低38.1%,三角孔结构可以使板后压力峰值降低22.4%。 展开更多

关键词 316L不锈钢 金属多孔夹芯结构 抗爆性能 抗爆机理 结构优化 选区激光熔融

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Yb_2O_3-Y_2O_3-Gd_2O_3-ZrO_2热障涂层制备及性能研究 被引量：8

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作者 孙现凯 王全胜 +2 位作者 柳彦博 杜仲 张锐 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1213-1216,共4页

以Yb2O3、Y2O3、Gd2O3稀土氧化物粉末和ZrOCl2.8H2O粉末为原料,采用化学共沉淀法制备了Yb2O3-Y2O3-Gd2O3-ZrO2(YYGZO)热喷涂用粉末,采用大气等离子喷涂技术制备了YYGZO涂层,利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)研究了YYGZO粉末... 以Yb2O3、Y2O3、Gd2O3稀土氧化物粉末和ZrOCl2.8H2O粉末为原料,采用化学共沉淀法制备了Yb2O3-Y2O3-Gd2O3-ZrO2(YYGZO)热喷涂用粉末,采用大气等离子喷涂技术制备了YYGZO涂层,利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)研究了YYGZO粉末及涂层的微观组织形貌、相结构。结果表明,制备的热喷涂YYGZO粉末大部分呈规则实心球体状,且球形度良好,颗粒粒径均匀,大部分颗粒粒径分布为30～60μm,流动性能较好,满足大气等离子喷涂的要求。YYGZO涂层具有较好的高温相结构稳定性。所制备YYGZO热障涂层组织结构比较致密,涂层各个界面结合紧密,孔隙率约为9.23%,结合强度为35.2 MPa。 展开更多

关键词 大气等离子喷涂 热障涂层 涂层性能 微观组织

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