铁的晶粒度对冲击相变波剖面影响的研究

【摘要】：冲击加载条件下材料的多种物理、力学性质均对波剖面的演化产生影响,本文侧重于研究多晶铁的晶粒度的影响。首先,进行电炮加载实验,针对尺寸约φ10mm×1mm不同晶粒度的多晶铁样品(晶粒度分别为10μm、100μm、1000μm,材料的纯度高达99.99%),采用高精度的DPS测速系统,获得了具有纳秒时间分辨率以及典型冲击相变三波结构的自由面速度曲线。第二,采用相场模型研究波剖面的演化,建立了从成核与生长的观点对波剖面进行解读的研究方法,获得不同晶粒度样品在冲击加载条件下,成核密度、成核分布、相边界传播速度、母相残余及分布等微细观信息。通过上述理论与实验研究,主要结论如下:一、多晶铁的晶粒度对冲击相变波剖面影响明显,在相同加载条件下(电容充电电压均为15kV,飞片速度约为4,7km/s,加载速度相对偏差小于3%)不同晶粒度样品的相变拐点、峰值速度存在明显差别;二、通过数值模拟研究发现,引起不同晶粒度样品波剖面差别的主要因素是样品内部成核密度及分布的变化,表明相场模型是研究冲击相变波剖面演化的有力的理论与计算工具。