兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (1): 231183-.doi: 10.12382/bgxb.2023.1183
高茂国1,2, 刘睿1, 郭岩松1, 耿恒恒3, 陈鹏万1,*()
收稿日期:
2023-12-12
上线日期:
2024-03-28
通讯作者:
基金资助:
GAO Maoguo1,2, LIU Rui1, GUO Yansong1, GENG Hengheng3, CHEN Pengwan1,*()
Received:
2023-12-12
Online:
2024-03-28
摘要:
高熵合金因其优异的综合力学性能被应用于高速碰撞和爆炸冲击等极端环境。为研究高熵合金在动态加载下变形、损伤及破坏行为,设计并制备了HfZrTiTaAl系难熔高熵合金,开展准静态压缩实验和分离式霍普金森压杆实验,结合数值模拟得到含损伤的Johnson-Cook本构模型参数,模拟材料在动态加载下的损伤演化过程及破坏。研究结果表明:该难熔高熵合金在准静态压缩条件下具有良好的塑性,在0.001~3500s-1应变率范围内,HfZrTiTaAl系高熵合金具有应变率效应,屈服强度从1140MPa增加到1568MPa;在高应变率加载下试样的损伤主要集中在与加载方向呈45°的断面上,且在试样中间的单元损伤程度大于试样两侧单元的损伤程度;随着加载应变率的增大,损伤度大于0.8的单元占试样总单元的百分比也逐渐增大。
中图分类号:
高茂国, 刘睿, 郭岩松, 耿恒恒, 陈鹏万. HfZrTiTaAl系高熵合金动态变形、损伤及破坏行为[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231183-.
GAO Maoguo, LIU Rui, GUO Yansong, GENG Hengheng, CHEN Pengwan. Dynamic Deformation,Damage and Failure Behaviors of High-entropy HfZrTiTaAl Alloy[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(1): 231183-.
图5 本文HfZrTiTaAl高熵合金与其他难熔高熵合金力学性能对比[15,18,20,25⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-33]
Fig.5 Comparison of mechanical properties of HfZrTiTaAl—based high-entropy alloy and other refractory high-entropy alloys in this article[15,18,20,25⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-33]
A/MPa | B/MPa | n | C | m |
---|---|---|---|---|
1200 | 160 | 0.231 | 0.029 | 1.0 |
表1 高熵合金的J-C模型参数
Table 1 J-C model parameters of high-entropy alloys
A/MPa | B/MPa | n | C | m |
---|---|---|---|---|
1200 | 160 | 0.231 | 0.029 | 1.0 |
D1 | D2 | D3 | D4 | D5 |
---|---|---|---|---|
-0.14 | 0.21 | -0.5 | 0.0014 | 3.87 |
表2 高熵合金的J-C本构模型的失效参数
Table 2 Failure parameters of J-C constitutive model of high-entropy alloys
D1 | D2 | D3 | D4 | D5 |
---|---|---|---|---|
-0.14 | 0.21 | -0.5 | 0.0014 | 3.87 |
图8 应变率为2000s-1和2500s-1下实验与仿真的真实应力-时间和真实应力-应变对比
Fig.8 Comparison of experimental and simulated real stress-time curves and real stress-strain curves with strain rates of 2000s-1 and 2500s-1
图9 应变率为3000s-1和3500s-1实验与仿真的真实应力-时间和真实应力-应变对比
Fig.9 Comparison of experimental and simulated real stress-time curves and real stress-strain curvess with strain rates of 3000s-1 and 3500s-1
图10 不同加载应变率下试样形态的实验(上)与仿真(下)对比图
Fig.10 Experimental (top) and simulation (bottom) comparison of specimen morphologies under different loading strain rates
图13 不同加载应变率下损伤度大于0.8的单元占试样总单元的百分比
Fig.13 The percentages of units with damage degree greater than 0.8 under different loading strain rates in the total specimen unit
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