Page 125 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 王志裕，等： 锆基非晶合金破片侵彻碳纤维及后效LY12靶的试验研究 第 9 期

rear face, as a result of the high-velocity impact.In the case of the LY12 aluminum alloy target, the damage area increased with
fragment velocity. When the velocity was below 954.7 m/s, the damage area on the LY12 target in the spaced configuration
was smaller than that of the stacked configuration. However, as the fragment velocity increased, the damage area of the LY12
target in the spaced configuration grew rapidly, while the damage area in the stacked configuration increased more gradually.
At higher velocities, the damage area in the spaced configuration was significantly larger than that in the stacked configuration.
This trend suggests that for high-velocity impacts, the spaced configuration of the targets was more effective in promoting
greater damage to the LY12 target.
Keywords: Zr-based amorphous alloys; intrusion; carbon fibers; destructive capacity

[1]
活性材料是一种新兴的功能性含能材料 ，在高速冲击下会产生破碎并伴随剧烈的爆燃反应，同时
释放大量能量。活性破片与传统惰性破片相比有很大不同，如非晶合金破片高速撞击时发生自锐效应，
被撞击的部分自行破碎，破片露出新的部分后继续侵彻，加快了破片的氧化释能反应，增强了破片的毁
[2]
伤能力。该材料凭借优异的物理和化学性能，被泛应用于含能破片 、药型罩 、穿甲弹芯 等领域。
[3]
[4]
铝/聚四氟乙烯（Al/PTFE）材料是较早的活性材料，已有较多深入的研究。但它与非晶合金活性材料
相比，后者的硬度和侵彻能力更优，毁伤效能也更高。近些年有学者对非晶合金破片做了一些研究，如：
张云峰等 使用弹道枪加载锆钨合金活性材料冲击 10.7 mm 均质装甲靶板，研究发现破片破碎过程伴有
[5]
明显火光，反应程度随冲击压力增加而增加；尚春明等 采用氧弹量热法测定了锆基非晶合金材料的燃
[6]
烧热，研究表明锆基非晶合金材料的燃烧热、反应速率与 Zr/Al 比负相关，反应释放的能量主要来自金属
[7]
元素的氧化反应，反应效率随氧气压力的升高而增大，但增长速率逐渐减小；王佳敏等 使用 14.5 mm 弹
道枪和准密闭反应容器，测试锆基非晶合金破片冲击 0.5 mm 厚 Q235 钢靶板在不同速度下的释能反应，
发现冲击释能产生的温升和超压峰值随速度的增加呈先增加后缓慢减小趋势；杨林等 使用弹道枪加载
[8]
球型 Zr 77.1 Cu Ni 9. 9 非晶合金破片以相同速度分别侵彻相同厚度的 LY12 靶板和 TC4 钛合金靶板，结合高
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速摄影技术分析了破片破碎后形成碎片云的毁伤过程，研究表明，破片冲击更高强度的 TC4 靶板时，发
生了更严重的破碎反应，靶板上形成了范围更广的碎片云和更大的后效毁伤面积；Chen 等 [9] 采用锆基非
晶合金破片对不同厚度钢板进行了弹道冲击试验，研究表明冲击速度越高，靶板越薄，冲击释能反应越
剧烈，冲击波超压和能量释放率越高，而且对靶材造成的径向扩孔越明显；张玉令等 [10] 将 W 骨架/Zr 基
非晶合金复合材料破片装入弹体，制备成预制破片弹丸，并进行了实爆试验，研究表明足够数量的预制
破片贯穿前置钢靶板后，爆燃反应释放的能量均可将靶板后设置的棉被与油箱引燃。
综上，关于锆基非晶合金破片的侵彻研究主要针对金属靶板，对非金属靶板的研究较少，集中在对
棉、汽油等易燃物的引燃特性。碳纤维作为热门非金属材料，具有密度小、强度高和耐腐蚀等特点，已
广泛应用于航空航天、装甲防护等国防军事领域 [11-13] 。故本文开展球型锆基非晶合金破片对 6 mm 厚碳
纤维和 2 mm 厚 LY12 铝靶组成的叠合靶和间隔靶的侵彻试验，分析锆基非晶合金破片冲击碳纤维靶的

毁伤性能以及后效 LY12 靶的损伤特性，以期为该类结构材料
的工程设计以及非晶活性破片的毁伤研究提供参考。

1 试 验

1.1 破片
如图 1 所示。试验所用锆基非晶合金破片形状为球形，直
径为 9.4 mm，质量 3.05 g，密度 7.1 g/cm ，主要组成元素依次为：
3
Zr、Cu、Ti、Al、Nb。

1.2 靶 图 1 试验所用破片
图 2 示意了试验靶及其结构。试验靶分为 2 种设置。第 Fig. 1 Fragments used in tests

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