基于SHPB试验的TiB2-B4C陶瓷力学行为研究

来源 :西南科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengpeng19860223
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B4C陶瓷因其较低的密度(2.52g/cm3),较高的硬度(35-45GPa)和熔点(2450℃),广泛用于坦克装甲、航天领域,但低断裂韧性(<2.2MPa/m2)的缺点限制了其进一步发展。TiB2-B4C陶瓷作为一种新型陶瓷,继承了基质B4C的优异性能,并且断裂韧性显著提高。尽管TiB2-B4C陶瓷表现出较优的物理性能,但关于该陶瓷的动态力学性能,尤其是冲击荷载作用下的破碎行为方面的研究成果还相对较少。故为提高TiB2-B4C陶瓷作为防护装甲材料的工程应用能力,本文通过试验的方法对TiB2-B4C陶瓷的动态力学行为进行了研究。首先,开展了TiB2-B4C陶瓷基本物理力学性能的测试。掌握了TiB2-B4C陶瓷的基本物理力学性能,结果表明在其他性能基本相同的情况下,TiB2-B4C陶瓷的弯曲强度和断裂韧性显著优于基质B4C。随后,基于改进的SHPB试验装置,开展了TiB2-B4C陶瓷在加载速度为5-10m/s下的SHPB试验。获得了“单峰”和“双峰”两类典型的试验波形,同时观察到TiB2-B4C陶瓷具有“破碎”和“粉碎”两种破坏形貌,并得到了该陶瓷压缩强度随应变率增大而增大的变化规律。最后,开展了TiB2-B4C陶瓷在冲击荷载作用下的破碎行为研究,发现试验波形在一定程度上能够反映陶瓷受载时的变化过程,指出试验中能量的变化与TiB2-B4C陶瓷的破坏之间存在一定的联系,并提出了量化陶瓷破碎程度的计算方法。
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