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该文采用聚乙烯树脂粒子在二级轻气炮上对40Cr钢、黄铜和1Cr18Ni9Ti钢靶材进行了4km/s和6km/s两种速度下的撞击试验,研究了靶板损伤行为随弹丸速度的变化规律,并运用OM、SEM、TEM等分析手段对撞击后弹坑附近的微观组织变化进行了系统研究.结果表明,弹坑尺寸的大小与材料本身性质如比热容、强度和加工硬化率有关.加工硬化率低、比热容和强度低更容易使弹坑成形.黄铜强度最低,比热容最小,故其弹坑深度最大;1Cr18Ni9Ti钢的强度明显低于40Cr钢,但其比热容最大,同时加工硬化率高,故1Cr18Ni9Ti钢靶材上形成的弹坑尺寸最小.微观组织分析表明,超高速撞击导致在弹坑附近出现许多绝热剪切带(ASB).ASB主要沿弹坑侧壁分布并向底部延伸,与弹丸入射方向近似呈45°.ASB分为形变带和相变带,形变带内发生了剧烈变形,晶粒失去了原有形貌;相变带与周围基体具有清晰的界面,腐蚀后呈白亮特征.部分相变带的前端和裂纹相连,带内存在一些微裂纹.相变带内观察到大量的球状熔化物,中心部位发生了动态再结晶.随着撞击速度的增加,ASB的演变过程如下:高应变速率变形→变形局域化→形变带产生→变形局域化加剧→相变带→裂纹.相变带是形变带进一步演化的结果.而且撞击速度增加,ASB的密度也增加.材料经超高速撞击后,出现了许多特殊现象.例如,在1Cr18Ni9Ti钢弹坑附近发现有马氏体形成,说明正常情况时很低温度下都能保持稳定的奥氏体不锈钢在超高速撞击作用下发生了马氏体相变;在1Cr18Ni9Ti钢中还观察到了大量孪晶;在40Cr钢弹坑附近观察到了珠光体球化等现象.通过有限元方法对撞击过程进行了模拟,分析了弹坑形成过程中的应力应变分布,比较了试验与模拟所得的坑形参数.模拟结果表明,靶板首先处于压应力状态,当应力波传播至边界后,反射为拉应力波,此后靶板处于拉应力和压应力的叠加状态.剪切应力始终集中在弹坑侧壁较窄的区域内,剪应变的高度局域化导致了绝热剪切带的生成;拉应力的存在导致裂纹的产生.撞击速度越大,相同时刻最大剪应力、剪应变以及轴向应力的值越大,导致弹坑的坑形参数越大,生成的绝热剪切带数量也越多,与试验结果相吻合.