Constitutive modelling and mechanical properties of a tungsten heavy metal alloy

De mekaniska egenskaperna för en tungmetallegering av wolfram (WHA) med potential som pilprojektilmaterial har undersökts. Flytspänningskurvor bestämda under kvasistatiska förhållanden diskuteras och brottspänningen bestäms och jämförs med leverantörsdata. De dynamisk-mekaniska egenskaperna relaterade till dragbelastning med töjningshastigheter upp till 400 s-1 och vid temperaturer mellan 20 °C och 500 °C undersöks och resultaten används för att bestämma materialparametrar till de konstitutiva ekvationer som utvecklats av Johnson och Cook (J&C) samt Zerilli och Armstrong (Z&A). Den specifika värmekapaciteten i temperaturområdet 20-200 °C har uppmätts och resultaten används för att bestämma den deformationsberoende temperaturökningen. Från modellerna beräknas de isoterma och adiabatiska flytspänningskurvorna och dessa jämförs med experiment och tillgängliga litteraturdata. Av de kvasistatiska mätningarna framgår att materialet uppvisar ett linjärt elastiskt beteende upp till cirka 1300 MPa följt av ett svagt plastiskt deformationshårdnande till brott vid en nominell töjning av storleksordningen 5-10 %. Brottspänningen är 1340 ± 30 MPa, vilket är nära leverantörens värde på 1350 MPa. Vid höga töjningshastigheter eller höga temperaturer avviker J&C-modellen med 5-10 % från experimentella data, medan Z&A ekvationen uppvisar bättre överensstämmelse med försöken. Det bör poängteras att den använda Z&A relationen är framtagen för material med rymdcentrerad kristallstruktur medan WHA är en komposit med både rymd- och ytcentrerade kristaller.