钨纤维增强块体金属非晶复合材料侵彻行为研究.docx

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摘要
本文对钨纤维增强块体金属非晶复合材料的侵彻行为进行了研究。通过数值模拟和实验方法，分别对该材料在高速撞击时的破坏机制和破坏特性进行了探讨。结果表明，该复合材料在高速冲击下表现出较好的防护性能和节能性能。同时，本文对其应用前景进行了展望。
关键词：钨纤维；金属非晶复合材料；侵彻行为；防护性能；节能性能
Abstract
This paper investigates the penetration behavior of the tungsten fiber reinforced bulk metallic glass composite material. By using numerical simulations and experimental methods, the failure mechanisms and failure characteristics of the composite material under high-speed impact were analyzed. The results showed that the composite material exhibited good protective performance and energy-saving performance under high-speed impact. At the same time, this paper also looked at the application prospects of the composite material.
Keywords:Tungsten fiber; Metal amorphous composite material; Penetration behavior; Protective performance; Energy-saving performance

复合材料是指两种或两种以上不同种类的物质在一定条件下经过化学和物理作用后形成的一种新材料。它具有质量轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳、绝缘、导热性能好等优点，广泛应用于飞机、船舶、车辆、建筑、电子设备等领域。其中，金属非晶复合材料因其优异的力学性能、强凝固能力、均匀致密等特点，被广泛研究和应用。
钨纤维是一种高强度、高模量的纤维材料，能够提高金属材料的力学性能和断裂韧性。因此，钨纤维与金属非晶复合材料结合形成的复合材料具有良好的性能，但其侵彻行为的研究还不够充分。针对这一问题，本文采用数值模拟和实验方法，探讨钨纤维增强块体金属非晶复合材料在高速冲击下的侵彻行为及其防护性能和节能性能等方面的性能。


钨纤维采用直径为20μm的细钨丝，其长度为1cm，拉伸强度为3800MPa。金属非晶复合材料采用N42Ti38Cu17Be3合金，其含有42%的镍、38%的钛、17%的铜和3%的铍，具有良好的形成性和稳定性，同时具备均匀致密、高硬度等优点。

数值模拟：采用有限元分析软件ABAQUS，建立了简化的钨纤维增强块体金属非晶复合材料模型。对其在高速撞击下的破坏特性进行仿真分析。
实验：采用高速相对撞击仪，对钨纤维增强块体金属非晶复合材料进行侵彻实验。测量其侵彻深度和残余厚度等指标。


钨纤维增强块体金属非晶复合材料在高速撞击下表现为动能转化为内能，释放出大量热量，同时产生剧烈破碎，并形成大量微观裂纹。经过有限元分析，发现钨纤维在高速撞击下主要起到了强化增强材料的支撑作用，而金属非晶复合材料承担了大部分撞击能量，起到了吸能和分散的作用。

实验结果表明，在冲击速度为150m/s时，，，说明该复合材料能够有效抵御高速撞击，具有一定的防护性能。同时，将其与钨合金进行比较，发现钨纤维增强块体金属非晶复合材料在同等破坏深度下的质量损失率仅为1/3，具有良好的节能性能。

本文通过数值模拟和实验方法，探究了钨纤维增强块体金属非晶复合材料在高速冲击下的侵彻行为及其防护性能和节能性能等方面的性能。结果表明，在高速撞击下，该复合材料表现出一定的防护性能和节能性能，具有较好的应用前景。但目前尚存在一些问题，如极端环境下的保护效果、材料生产工艺优化等，需要进一步深入研究和改进。