金屬爆炸復合技術與物理冶金

　　主要內(nèi)容全書分為兩部分，第一部分系統(tǒng)地介紹了金屬爆炸復合技術的基礎理論、金屬爆炸復合工藝參數(shù)設計原則、金屬爆炸復合材料的制備工藝及工程應用。第二部分著重闡釋了爆炸復合所涉及的物理冶金問題，包括金屬爆炸復合材料的界面問題，如界面層的微觀結構特征、界面冶金結合機理、界面擴散反應、界面微觀斷裂機制；動態(tài)載荷（尤其是爆炸復合載荷）下的絕熱剪切問題，如絕熱剪切的本構行為、絕熱剪切帶內(nèi)形變熱／力參量演變的數(shù)值模擬及其微觀結構演化、絕熱剪切帶的分布規(guī)律等。各部分既相對獨立，又相互聯(lián)系；全書形成了一個既較為完整，又可適當取舍的體系。 該書可作為材料科學與工程、力學、爆炸物理等專業(yè)研究生或高年級本科生的教材或參考書，也可供高等院校有關專業(yè)的教師、科研或工程單位的科學研究及工程技術人員參考，是一本有工程應用價值的參考書。 本書前言爆炸復合技術可以使絕大多數(shù)金屬材料復合形成金屬復合板／管材，拓展了原有金屬材料的性能和應用范圍；而且和其他材料連接技術相比，具有獨到的工藝特點，爆炸復合技術在各工業(yè)領域得到了廣泛應用。與發(fā)達國家相比，我國在該領域的生產(chǎn)能力和科研水平尚有差距，例如：雙金屬爆炸復合的力學問題已得到了較完整的發(fā)展，但復合參數(shù)的確定、實驗嘗試仍不可或缺；對與爆炸復合相關聯(lián)的諸多物理冶金問題，普遍缺乏研究甚至存在錯誤的認識，這些嚴重制約了爆炸復合技術的工程應用與發(fā)展。我國現(xiàn)有的相關專業(yè)書籍已比較陳舊，很有必要補充最新的研究成果，在新的起點上對金屬爆炸復合技術與物理冶金進行系統(tǒng)闡述。本書是在總結近幾年來作者在該領域的研究工作、并參閱國內(nèi)外相關書刊資料的基礎上撰寫而成的。 本書分為兩部分：第一部分（即第1篇）系統(tǒng)地介紹了金屬爆炸復合技術的基礎理論、金屬爆炸復合工藝參數(shù)設計原則、金屬爆炸復合材料的制備工藝及其工程應用。第二部分（第2篇，第3篇）結合作者的研究工作著重闡釋了爆炸復合所涉及的物理冶金問題。第2篇是金屬爆炸復合材料的界面問題，如界面層的微觀組織結構特征、界面冶金結合機理、界面擴散反應、界面微觀斷裂機制；第3篇是動態(tài)載荷（尤其是爆炸復合載荷）下的絕熱剪切問題，如絕熱剪切的本構行為、絕熱剪切帶內(nèi)形變熱／力參量演變的數(shù)值模擬及其微觀結構的演化、絕熱剪切帶的分布規(guī)律。限于篇幅，動態(tài)載荷對金屬組織結構和力學性能的影響等內(nèi)容本書未予介紹。本書各篇（章）既相對獨立，又相互聯(lián)系，全書形成了一個既較為完整，又可適當取舍的體系。 本書既有較強的理論基礎，又具有較強的工程實用性，可作為材料科學與工程、力學、爆炸物理等專業(yè)研究生或高年級本科生的教材或參考書，也可供高等院校有關專業(yè)的教師、科研或工程單位的科學研究及工程技術人員參考，是一本有工程應用價值的參考書。 本書涉及較寬泛的學科領域，由于作者在理論和實踐上的局限性，同時目前作者仍在繼續(xù)相關的研究工作，因而本書難免存在不妥之處，懇請讀者指正。 借此機會，感謝國家自然科學基金、教育部博士點基金等的資助。 本書目錄第1篇金屬爆炸復合技術第1章緒論3 11金屬連接技術與爆炸復合3 12爆炸復合技術概述8 121爆炸復合的基本原理8 122爆炸復合技術的優(yōu)缺點及其應用9 13國內(nèi)外爆炸復合的發(fā)展及研究動態(tài)13 131爆炸復合技術的發(fā)展趨勢13 132爆炸復合理論研究概況及發(fā)展動態(tài)14 第2章爆炸復合理論概述16 21爆炸復合（焊接）理論分析16 22金屬板在爆轟作用下的飛行運動規(guī)律17 ２２１半經(jīng)驗公式17 ２２２一維拋體運動的公式18 ２２３二維簡化公式20 23高速飛行下復板碰撞和射流形成機理23 ２３１不可壓縮流體模型23 ２３２可壓縮流體模型24 24波的形成機理26 ２４１復板流侵徹機理（刻入機理）26 ２４２渦脫落機理28 ２４３流體不穩(wěn)定機理30 ２４４應力波機理31 第3章金屬爆炸復合工藝參數(shù)選取與爆炸復合窗口33 31理論概述33 32主要爆炸復合參數(shù)33 321初始復合參數(shù)33 322爆炸復合動態(tài)參數(shù)39 323爆炸復合結合區(qū)參數(shù)41 33爆炸復合參數(shù)之間的關系41 331復合參數(shù)之間的幾何關系41 332初始復合參數(shù)和動態(tài)復合參數(shù)之間的關系42 333動態(tài)復合參數(shù)和結合區(qū)參數(shù)之間的關系42 34爆炸復合中邊界（稀疏）效應的影響43 341邊界效應的產(chǎn)生43 342邊界效應的發(fā)展44 343影響邊界不結合區(qū)大小的因素45 344邊界效應的消除45 35爆炸復合參數(shù)的合理選擇與爆炸復合窗口46 351爆炸復合參數(shù)的極限值46 352爆炸復合窗口48 第4章金屬復合板、管的制備工藝50 41金屬復合板的制備工藝50 411爆炸復合工藝流程50 412爆炸復合參數(shù)的選擇51 413炸藥密度和厚度的控制51 414復合材料待復合表面的處理51 415復板表面的保護51 416邊界效應問題分析及防護措施52 417爆炸復合中殘余應力影響53 418爆炸復合質(zhì)量檢測55 42金屬復合管的爆炸復合工藝59 421金屬復合管的主要制備工藝方法59 422金屬管的爆炸復合65 423金屬管在爆轟驅(qū)動下的運動規(guī)律68 424稀疏效應對復合管制備的影響70 425金屬管的爆炸復合工藝78 426示例82 參考文獻84 第2篇金屬爆炸復合材料的界面 第5章爆炸復合界面結合層的微觀組織結構89 51界面結合層內(nèi)的微觀組織結構89 511界面結合層內(nèi)的微觀組織結構特征89 512界面熔層內(nèi)的納米晶與非晶及形成機制92 513界面層附近兩側(cè)金屬的微觀組織結構101 52爆炸復合界面冶金結合機制104 53界面溫度場模型104 54本章小結108 參考文獻109 第6章爆炸復合界面的擴散反應111 61界面擴散反應層內(nèi)的微觀組織結構111 62界面擴散反應層內(nèi)的成分分布特征116 63界面擴散反應層內(nèi)的相及其生長規(guī)律119 64本章小結126 參考文獻127 第7章爆炸復合界面微觀斷裂機制128 71界面微觀斷裂過程的動態(tài)觀察128 72裂紋的穩(wěn)態(tài)擴展134 73界面微觀斷裂機制135 74爆炸復合工藝參數(shù)、界面波形和復合質(zhì)量136 75本章小結138 參考文獻138 第3篇爆炸復合動態(tài)載荷下的絕熱剪切 第8章概述143 參考文獻148 第9章絕熱剪切的本構行為——熱黏塑性本構失穩(wěn)150 91ZenerHollomon熱塑本構失穩(wěn)150 92絕熱剪切——熱黏塑性本構失穩(wěn)151 921基于表觀均勻變形模型的熱黏塑性本構失穩(wěn)153 922基于非均勻（局部化）變形模型的熱黏塑性本構 失穩(wěn)155 ９23計及損傷的率型本構關系156 93影響熱黏塑性本構失穩(wěn)形成絕熱剪切帶的因素157 931影響絕熱剪切帶形成的材料參量157 932加載條件（受力狀態(tài)）對絕熱剪切帶形成的影響１６４ 參考文獻164 第10章絕熱剪切帶內(nèi)形變熱/力學參量演變的數(shù)值模擬167 １０1熱黏塑性本構模型的建立169 1011實驗方法及測定的真應力真應變曲線169 1012JohnsonCook本構模型及其待定參數(shù)的確定170 1013熱黏塑性本構模型179 102絕熱剪切帶內(nèi)形變熱/力學參量演變歷史的數(shù)值模擬181 1021熱力耦合剛（黏）塑性有限元基本理論181 1022絕熱剪切帶內(nèi)形變熱/力學參量演變歷史的數(shù)值 模擬184 103本章結論197 參考文獻198 第11章絕熱剪切帶內(nèi)的微觀結構演化與大剪切應變200 111絕熱剪切帶內(nèi)的微觀結構特征201 112絕熱剪切帶內(nèi)的微觀織構特征204 1121微觀織構特征204 1122晶界特征205 113絕熱剪切帶內(nèi)微觀結構演化機制207 1131絕熱剪切帶內(nèi)絕熱溫升的估算207 1132絕熱剪切帶內(nèi)微觀結構演化機制210 1133絕熱剪切帶內(nèi)亞晶粒大小的計算225 1134絕熱剪切帶內(nèi)晶粒組織的熱穩(wěn)定性227 114絕熱剪切帶內(nèi)大剪切應變超塑變形229 １１５本章結論232 參考文獻233 第12章絕熱剪切帶的分布規(guī)律236 １２1絕熱剪切帶間距的理論模型237 １２11Grady模型237 １２１２GradyKipp模型238 １２13WrightOckendon模型239 １２14Molinari 模型241 １２15Meyers模型243 1２16絕熱剪切帶間距理論模型的比較245 １２2絕熱剪切帶軌跡的研究247 123平板爆炸復合界面內(nèi)絕熱剪切帶的分布規(guī)律248 １２31絕熱剪切帶的集體行為特征249 １２32絕熱剪切帶間距的理論計算值和實驗觀測結果的 比較251 １２33爆炸復合界面內(nèi)絕熱剪切帶的間距模型252 1234材料參量和爆炸復合參數(shù)對絕熱剪切帶間距的 影響254 １２35結論256 １２4結束語：問題與展望256 參考文獻258

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