Page 128 - 《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

较小三角孔，孔直径远小于破片直径，反面是带裂纹的鼓包撕裂，表明撞击速度较低，LY12 靶仅出现裂
纹，破片并没有穿透 LY12 靶。
在这组试验中，非晶合金破片都发生了不同程度的破碎，穿孔周围都有不同程度的熏黑烧蚀痕迹，
说明该试验条件下，锆基非晶合金破片冲击 6 mm 碳纤维靶-2 mm LY12 靶的叠合结构靶的破碎临界速
度大于 420.8 m/s。

2.2.3 剩余破片回收结果
为分析非晶合金破片在冲击叠合靶后的破碎情况，在叠合靶之后放置了回收装置进行了剩余破片
的回收。破片回收结果如图 6 所示。当速度为 1 169.2 m/s 时，破片冲击叠合靶后破碎成大小不一的碎
块，剩余破片表面留有明显的烧蚀痕迹 [16] ，有些碎块表面附着外部有裂纹的熔融 LY12 材料：说明破片在
冲击过程中破碎，形成兼具动能和化学能的碎块云，对后续目标继续造成毁伤 [17] 。随着撞击速度的降
低，破片的碎裂情况逐渐减弱，主要体现在碎块数量减少，剩余质量增大。当着靶速度降至 545.4 m/s 时，
剩余破片破裂为几块较大的碎块，且分布了不同长度的裂纹，表面也留有一定程度的燃烧反应痕迹。当
撞击速度为 420.8 m/s 时，破片没有碎裂，但是破片与靶板的接触表面有熏黑的痕迹。

(a) v=1 169.2 m/s (b) v=926.9 m/s (c) v=858.1 m/s (d) v=545.4 m/s (e) v=420.8 m/s
图 6 剩余破片回收情况
Fig. 6 Recovery of remaining fragments
2.3 间隔靶的毁伤情况

2.3.1 碳纤维靶板的毁伤结果分析
在锆基非晶合金破片的撞击下，间隔靶中碳纤维靶板的毁伤形貌如图 7 所示。破片高速冲击导致
碳纤维复合材料表面产生局部应力集中，形成应力波。应力波在碳纤维复合材料中传播很快，对碳纤维
材料的内部结构产生强烈的冲击作用 [18] 。随着冲击速度的增加，靶板承受的压力和剪切力也不断增加，
碳纤维靶板中的纤维出现断裂，基体材料也发生塑性变形和失效，靶板产成贯穿孔。穿孔大小、形状与
非晶合金破片的尺寸、形状相似。靶板迎弹面主要表现为纤维断裂和基体压缩失效，无明显凹陷变形；
背弹面以纤维拉伸损伤为主，且有明显的凸出变形。背弹面的毁伤区域比迎弹面大，这与背弹面后没有
任何支撑有关，且发生较大程度的横向拉伸破坏。

Front Back Front Back
(a) v=1 148.7 m/s (b) v=695.3 m/s

图 7 间隔靶碳纤维靶毁伤情况
Fig. 7 Carbon fiber damage in interstitial target
当撞击速度相差不超过 5% 时，间隔靶与叠合靶中的碳纤维毁伤形式相同，但是毁伤面积明显不
同。当撞击间隔靶和叠合靶的速度分别为 695.3 和 698.3 m/s 时，间隔靶碳纤维靶背弹面凸起程度明显比
叠合靶大，且间隔靶中碳纤维靶的背弹面毁伤面积与穿孔面积更大；间隔靶和叠合靶撞击速度分别为
1 148.7、1 169.2 m/s 时，间隔靶背弹面纤维分层面积比叠合靶更大。这说明靶板材质和厚度相同时，球型

093301-5