金屬爆炸復(fù)合技術(shù)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(fù)合技術(shù)的基礎(chǔ)理論、金屬爆炸復(fù)合工藝參數(shù)設(shè)計(jì)原則、金屬爆炸復(fù)合材料的制備工藝及工程應(yīng)用。第二部分著重闡釋了爆炸復(fù)合所涉及的物理冶金問題，包括金屬爆炸復(fù)合材料的界面問題，如界面層的微觀結(jié)構(gòu)特征、界面冶金結(jié)合機(jī)理、界面擴(kuò)散反應(yīng)、界面微觀斷裂機(jī)制；動(dòng)態(tài)載荷（尤其是爆炸復(fù)合載荷）下的絕熱剪切問題，如絕熱剪切的本構(gòu)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(jié)構(gòu)演化、絕熱剪切帶的分布規(guī)律等。各部分既相對(duì)獨(dú)立，又相互聯(lián)系；全書形成了一個(gè)既較為完整，又可適當(dāng)取舍的體系。 該書可作為材料科學(xué)與工程、力學(xué)、爆炸物理等專業(yè)研究生或高年級(jí)本科生的教材或參考書，也可供高等院校有關(guān)專業(yè)的教師、科研或工程單位的科學(xué)研究及工程技術(shù)人員參考，是一本有工程應(yīng)用價(jià)值的參考書。 本書前言爆炸復(fù)合技術(shù)可以使絕大多數(shù)金屬材料復(fù)合形成金屬復(fù)合板／管材，拓展了原有金屬材料的性能和應(yīng)用范圍；而且和其他材料連接技術(shù)相比，具有獨(dú)到的工藝特點(diǎn)，爆炸復(fù)合技術(shù)在各工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。與發(fā)達(dá)國家相比，我國在該領(lǐng)域的生產(chǎn)能力和科研水平尚有差距，例如：雙金屬爆炸復(fù)合的力學(xué)問題已得到了較完整的發(fā)展，但復(fù)合參數(shù)的確定、實(shí)驗(yàn)嘗試仍不可或缺；對(duì)與爆炸復(fù)合相關(guān)聯(lián)的諸多物理冶金問題，普遍缺乏研究甚至存在錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，這些嚴(yán)重制約了爆炸復(fù)合技術(shù)的工程應(yīng)用與發(fā)展。我國現(xiàn)有的相關(guān)專業(yè)書籍已比較陳舊，很有必要補(bǔ)充最新的研究成果，在新的起點(diǎn)上對(duì)金屬爆炸復(fù)合技術(shù)與物理冶金進(jìn)行系統(tǒng)闡述。本書是在總結(jié)近幾年來作者在該領(lǐng)域的研究工作、并參閱國內(nèi)外相關(guān)書刊資料的基礎(chǔ)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(fù)合技術(shù)的基礎(chǔ)理論、金屬爆炸復(fù)合工藝參數(shù)設(shè)計(jì)原則、金屬爆炸復(fù)合材料的制備工藝及其工程應(yīng)用。第二部分（第2篇，第3篇）結(jié)合作者的研究工作著重闡釋了爆炸復(fù)合所涉及的物理冶金問題。第2篇是金屬爆炸復(fù)合材料的界面問題，如界面層的微觀組織結(jié)構(gòu)特征、界面冶金結(jié)合機(jī)理、界面擴(kuò)散反應(yīng)、界面微觀斷裂機(jī)制；第3篇是動(dòng)態(tài)載荷（尤其是爆炸復(fù)合載荷）下的絕熱剪切問題，如絕熱剪切的本構(gòu)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(jié)構(gòu)的演化、絕熱剪切帶的分布規(guī)律。限于篇幅，動(dòng)態(tài)載荷對(duì)金屬組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響等內(nèi)容本書未予介紹。本書各篇（章）既相對(duì)獨(dú)立，又相互聯(lián)系，全書形成了一個(gè)既較為完整，又可適當(dāng)取舍的體系。 本書既有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)，又具有較強(qiáng)的工程實(shí)用性，可作為材料科學(xué)與工程、力學(xué)、爆炸物理等專業(yè)研究生或高年級(jí)本科生的教材或參考書，也可供高等院校有關(guān)專業(yè)的教師、科研或工程單位的科學(xué)研究及工程技術(shù)人員參考，是一本有工程應(yīng)用價(jià)值的參考書。 本書涉及較寬泛的學(xué)科領(lǐng)域，由于作者在理論和實(shí)踐上的局限性，同時(shí)目前作者仍在繼續(xù)相關(guān)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(jī)會(huì)，感謝國家自然科學(xué)基金、教育部博士點(diǎn)基金等的資助。 本書目錄第1篇金屬爆炸復(fù)合技術(shù)第1章緒論3 11金屬連接技術(shù)與爆炸復(fù)合3 12爆炸復(fù)合技術(shù)概述8 121爆炸復(fù)合的基本原理8 122爆炸復(fù)合技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用9 13國內(nèi)外爆炸復(fù)合的發(fā)展及研究動(dòng)態(tài)13 131爆炸復(fù)合技術(shù)的發(fā)展趨勢13 132爆炸復(fù)合理論研究概況及發(fā)展動(dòng)態(tài)14 第2章爆炸復(fù)合理論概述16 21爆炸復(fù)合（焊接）理論分析16 22金屬板在爆轟作用下的飛行運(yùn)動(dòng)規(guī)律17 ２２１半經(jīng)驗(yàn)公式17 ２２２一維拋體運(yùn)動(dòng)的公式18 ２２３二維簡化公式20 23高速飛行下復(fù)板碰撞和射流形成機(jī)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(jī)理26 ２４１復(fù)板流侵徹機(jī)理（刻入機(jī)理）26 ２４２渦脫落機(jī)理28 ２４３流體不穩(wěn)定機(jī)理30 ２４４應(yīng)力波機(jī)理31 第3章金屬爆炸復(fù)合工藝參數(shù)選取與爆炸復(fù)合窗口33 31理論概述33 32主要爆炸復(fù)合參數(shù)33 321初始復(fù)合參數(shù)33 322爆炸復(fù)合動(dòng)態(tài)參數(shù)39 323爆炸復(fù)合結(jié)合區(qū)參數(shù)41 33爆炸復(fù)合參數(shù)之間的關(guān)系41 331復(fù)合參數(shù)之間的幾何關(guān)系41 332初始復(fù)合參數(shù)和動(dòng)態(tài)復(fù)合參數(shù)之間的關(guān)系42 333動(dòng)態(tài)復(fù)合參數(shù)和結(jié)合區(qū)參數(shù)之間的關(guān)系42 34爆炸復(fù)合中邊界（稀疏）效應(yīng)的影響43 341邊界效應(yīng)的產(chǎn)生43 342邊界效應(yīng)的發(fā)展44 343影響邊界不結(jié)合區(qū)大小的因素45 344邊界效應(yīng)的消除45 35爆炸復(fù)合參數(shù)的合理選擇與爆炸復(fù)合窗口46 351爆炸復(fù)合參數(shù)的極限值46 352爆炸復(fù)合窗口48 第4章金屬復(fù)合板、管的制備工藝50 41金屬復(fù)合板的制備工藝50 411爆炸復(fù)合工藝流程50 412爆炸復(fù)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(fù)合材料待復(fù)合表面的處理51 415復(fù)板表面的保護(hù)51 416邊界效應(yīng)問題分析及防護(hù)措施52 417爆炸復(fù)合中殘余應(yīng)力影響53 418爆炸復(fù)合質(zhì)量檢測55 42金屬復(fù)合管的爆炸復(fù)合工藝59 421金屬復(fù)合管的主要制備工藝方法59 422金屬管的爆炸復(fù)合65 423金屬管在爆轟驅(qū)動(dòng)下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律68 424稀疏效應(yīng)對(duì)復(fù)合管制備的影響70 425金屬管的爆炸復(fù)合工藝78 426示例82 參考文獻(xiàn)84 第2篇金屬爆炸復(fù)合材料的界面 第5章爆炸復(fù)合界面結(jié)合層的微觀組織結(jié)構(gòu)89 51界面結(jié)合層內(nèi)的微觀組織結(jié)構(gòu)89 511界面結(jié)合層內(nèi)的微觀組織結(jié)構(gòu)特征89 512界面熔層內(nèi)的納米晶與非晶及形成機(jī)制92 513界面層附近兩側(cè)金屬的微觀組織結(jié)構(gòu)101 52爆炸復(fù)合界面冶金結(jié)合機(jī)制104 53界面溫度場模型104 54本章小結(jié)108 參考文獻(xiàn)109 第6章爆炸復(fù)合界面的擴(kuò)散反應(yīng)111 61界面擴(kuò)散反應(yīng)層內(nèi)的微觀組織結(jié)構(gòu)111 62界面擴(kuò)散反應(yīng)層內(nèi)的成分分布特征116 63界面擴(kuò)散反應(yīng)層內(nèi)的相及其生長規(guī)律119 64本章小結(jié)126 參考文獻(xiàn)127 第7章爆炸復(fù)合界面微觀斷裂機(jī)制128 71界面微觀斷裂過程的動(dòng)態(tài)觀察128 72裂紋的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展134 73界面微觀斷裂機(jī)制135 74爆炸復(fù)合工藝參數(shù)、界面波形和復(fù)合質(zhì)量136 75本章小結(jié)138 參考文獻(xiàn)138 第3篇爆炸復(fù)合動(dòng)態(tài)載荷下的絕熱剪切 第8章概述143 參考文獻(xiàn)148 第9章絕熱剪切的本構(gòu)行為——熱黏塑性本構(gòu)失穩(wěn)150 91ZenerHollomon熱塑本構(gòu)失穩(wěn)150 92絕熱剪切——熱黏塑性本構(gòu)失穩(wěn)151 921基于表觀均勻變形模型的熱黏塑性本構(gòu)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(gòu) 失穩(wěn)155 ９23計(jì)及損傷的率型本構(gòu)關(guān)系156 93影響熱黏塑性本構(gòu)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(duì)絕熱剪切帶形成的影響１６４ 參考文獻(xiàn)164 第10章絕熱剪切帶內(nèi)形變熱/力學(xué)參量演變的數(shù)值模擬167 １０1熱黏塑性本構(gòu)模型的建立169 1011實(shí)驗(yàn)方法及測定的真應(yīng)力真應(yīng)變曲線169 1012JohnsonCook本構(gòu)模型及其待定參數(shù)的確定170 1013熱黏塑性本構(gòu)模型179 102絕熱剪切帶內(nèi)形變熱/力學(xué)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(xué)參量演變歷史的數(shù)值 模擬184 103本章結(jié)論197 參考文獻(xiàn)198 第11章絕熱剪切帶內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)演化與大剪切應(yīng)變200 111絕熱剪切帶內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)特征201 112絕熱剪切帶內(nèi)的微觀織構(gòu)特征204 1121微觀織構(gòu)特征204 1122晶界特征205 113絕熱剪切帶內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)演化機(jī)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(jié)構(gòu)演化機(jī)制210 1133絕熱剪切帶內(nèi)亞晶粒大小的計(jì)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(yīng)變超塑變形229 １１５本章結(jié)論232 參考文獻(xiàn)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(fù)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(jì)算值和實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果的 比較251 １２33爆炸復(fù)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(fù)合參數(shù)對(duì)絕熱剪切帶間距的 影響254 １２35結(jié)論256 １２4結(jié)束語：問題與展望256 參考文獻(xiàn)258

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