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组分混合对特定影响的优化方案

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:PTFE材料黏性高,在空气中容易吸湿成团,流散性差,不易与金属、合金等粉体组分均匀混合,显著影响活性毁伤材料的物化性能。可以看出,混合时间较短试样的失效和屈服应力均低于混合时间较长试样。表4.6不同混合时间下试样力学性能参数图4.12不同混合均匀性试样的准静态压缩应力-应变曲线烧结与未烧结混合时间较短试样准静态压缩测试前后状态如图4.13所示。图4.15B1试样压缩后的细观结构图4.16B2试样压缩后的细观结构

组分混合对特定影响的优化方案

PTFE材料黏性高,在空气中容易吸湿成团,流散性差,不易与金属、合金等粉体组分均匀混合,显著影响活性毁伤材料的物化性能。本节主要介绍组分混合时间或组分混合均匀性对活性毁伤材料准静态压缩性能的影响。

不同混合时间下试样力学性能参数如表4.6所示,准静态压缩应力-应变曲线如图4.12所示。可以看出,混合时间较短试样的失效和屈服应力均低于混合时间较长试样。对未烧结试样,与混合均匀试样相比,短混合时间试样失效应力降低约9%,屈服应力降低约8%;对烧结试样,与混合均匀试样相比,短混合时间试样失效应力降低约37%,屈服应力降低约42%。表明混合均匀性对烧结硬化试样力学特性有显著影响。这主要是由于各组分之间分布不均,短混合时间试样烧结后,PTFE基体对金属颗粒包覆作用较弱,导致烧结硬化效应减弱,在压缩作用下,基体含量较多区域易发生塑性变形,基体较少区域易产生颗粒间滑移,显著降低了材料的力学性能。

表4.6 不同混合时间下试样力学性能参数

图4.12 不同混合均匀性试样的准静态压缩应力-应变曲线

烧结(B2)与未烧结(B1)混合时间较短试样准静态压缩测试前后状态如图4.13所示。从图中可以看出,未烧结试样在静态压缩载荷作用下快速发生破坏,在试样圆柱面可观察到显著裂纹。烧结之后,材料塑性增加,试样在压缩作用下变形为较薄圆饼状,在材料边缘出现大量破裂缺口。

图4.13 准静态压缩前后混合时间较短试样(www.xing528.com)

为探究混合均匀性对活性毁伤材料细观结构和失效行为的影响,利用扫描电镜对B1和B2材料在压缩前的细观结构进行了表征,如图4.14所示。从图中可以看出,由于混合时间较短,试样表面粗糙,金属颗粒团聚,与基体混合均匀性差。其结果导致在试样部分区域有大量颗粒,而部分区域无颗粒,导致材料内部形成大量缺陷。在压缩载荷作用下,缺陷位置易于产生应力集中,率先形成初始裂纹,并逐渐扩展,最终导致材料的快速破坏。

图4.14 混合时间较短试样压缩前的细观结构

混合时间较短的未烧结试样和烧结试样在压缩作用下的破坏特征分别如图4.15和图4.16所示。观察可知,对于未烧结试样,基体密实度差。破坏区域的基体和团聚金属颗粒清晰可见。断口界面整洁,基体呈不规则块状,金属颗粒彼此之间未通过基体形成整体。相比之下,烧结后的材料基体密实度显著增加,与金属颗粒结合紧密。压缩下形成的断口区域可观察到基体拉伸形成的PTFE纤维,这也是烧结后材料塑性和强度显著的主要原因。

图4.15 B1试样压缩后的细观结构

图4.16 B2试样压缩后的细观结构

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