锆基非晶合金/钨珠复合材料高应变率响应及应用探索

锆基非晶合金/钨珠复合材料是一种新型材料，具有密度高、引燃能力强、爆轰驱动下基本不破碎的特点，有望成为兼具穿甲和引燃双重功能的高效毁伤材料，在常规武器设计中具有良好的应用前景。本项目建立非均匀复合材料自由表面速度的VISAR或DISAR测量技术，研究锆基非晶合金/钨珠复合材料在高应变率加载下的弹塑性响应、断裂机制、多非晶型转变，观察屈服强度、塑性模量、失效强度等参数的应变率效应，为进一步提高其塑性变形能力提供机理性认识；研究锆基非晶合金/钨珠复合材料破片对带壳炸药的冲击引爆阈值，探索应用于反导战斗部设计的可行性，为高效毁伤常规战斗部研究提供基础。

鉴于非晶合金及其带钨珠复合材料存在的潜在军事应用价值，对这两种材料的冲击响应特性以及不同应变率下的断裂机制开展了研究，还对带钨珠复合材料对带盖板炸药的冲击引爆性能进行了探索。在高应变率达106s-1的电炮加载试验中，基于测量样品/窗口界面粒子速度，获得的纯锆基非晶合金冲击Hugoniot关系为Ds=（0.44±0.01）+（0.58±0.08）Up，Hugoniot极限约为4.5GPa，换算的屈服强度高于中等应变率SHPB试验中的结果，高应变率下非均匀的复合材料冲击响应基本符合混合法则，理论估算的Hugoniot关系为Ds=0.3975+0.77Up。通过不同应变率试验回收样品显微分析表明，非晶材料在高应变率条件断裂特征不同于中低应变率的结果。其原因在于非晶特殊的无序微结构与冲击波相互作用，内部自由体积的增长会聚，使得微孔洞等韧性损伤特征会出现。高应变率试验中较高的加载强度，使得较低强度的非晶/钨珠界面相，成为复合材料断裂的薄弱环节。根据已有结果进行理论估算，得到的带钨珠复合材料破片与钢破片引发带盖板炸药的阈值速度关系式为Vw＝0.85VFe。.完成了项目规定的研究内容和研究目标，完成了三篇学术论文和1项国家发明专利。项目组成员国在际学术会议进行了口头报告1次，参加国内学术会议1次（国内核心期刊已录用）,《科学通报》约稿论文一篇（已录用）, 完成申请的国家发明专利已经公布，公布号为CN102865991A。