鎢合金材料宏微觀性能分析及動態(tài)性能測試研究.pdf

1、高比重鎢合金材料是由鎢顆粒和粘結相在高溫下燒結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度較高的相，體心立方的鎢顆粒分布于面心立方結構、較軟的粘結相當中，它的相對數(shù)量、形態(tài)及分布是影響合金性能的重要因素，這些細觀要素與鎢合金材料的力學性能密切相關。 本文的內(nèi)容包括： 1．采用納米壓痕實驗對不同含量鎢合金進行了原位性能測試，根據(jù)納米壓痕實驗得到的載荷—位移關系，利用有限元計算給出了基體相的原位細觀屈服強度和硬化模

2、量。從實驗及計算結果可以看出，宏觀的材料特征是大量微觀量的統(tǒng)計平均效應，而壓痕實驗由于實驗數(shù)據(jù)點較少，得到的材料力學特性值只是少量微觀量的平均效應，當本研究所取的實驗值增加時，則兩種實驗結果將趨于一致。同時，也可以看到，材料的細觀特性不同于它的宏觀效應，因此，在計算細觀量時，建議使用材料的細觀力學特性值。 2．根據(jù)納米壓痕實驗中的載荷．位移關系，利用自編的二維、三維有限元程序和反向法進行了均質材料鋁的宏觀性能實驗和計算，給出鎢合

3、金材料基體相的原位細觀屈服強度和細觀硬化模量，即給出鎢合金材料中基體相的原位彈、塑性性質。并且為了驗證反向法確定鎢合金材料基體相的局部彈塑性力學行為的有效性，進行了均質材料鋁的宏觀性能實驗和計算，由宏觀實驗說明，由此預報的材料彈塑性性能與測試結果一致。這樣可以利用二維彈塑性計算程序快捷、方便地進行鎢合金材料的宏細觀性能的數(shù)值分析。 3．進行了不同狀態(tài)鎢合金（真空態(tài)和鍛造態(tài)）的動態(tài)壓縮實驗和動態(tài)拉伸實驗，利用實驗得到的擬合應力應變

4、關系進行了有限元分析計算。動態(tài)壓縮荷載下鎢合金材料發(fā)生應變硬化現(xiàn)象，而在動態(tài)拉伸荷載下發(fā)生應變軟化現(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方程來描述，導致在研究其動態(tài)性能時采用不同規(guī)律的方程分別表述。從實驗結果以及對兩種鎢合金材料進行斷口掃描，從掃描圖片可以得到，鎢合金材料動態(tài)壓縮和動態(tài)拉伸性能具有不對稱性。 4．利用人工智能BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法預測了不同含量鎢合金的抗拉強度；對鎢合金材料進行了有限元的單胞模擬計算。分