Page 146 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 王可慧，等： 两种材料结构弹体高速侵彻钢筋混凝土靶实验研究 第 12 期

由图 8 可知，实验弹体在 1 400 m/s 速度下
侵彻钢筋混凝土后，弹体头部产生一定程度的侵
蚀，弹体长度减小，且侵蚀区有明显的蘑菇头墩
粗现象。弹体头部侵蚀以及蘑菇头墩粗变形主
要由两方面造成。一方面，高速侵彻的弹体与混
凝土靶剧烈摩擦，产生的热量传入弹体，使得弹
体表面熔化并在骨料的切削作用下剥离弹体；另
一方面，弹体撞靶后处于高温高压的热力学环境
中，材料发生温升软化效应，弹体头部区域所受
压力超过材料的动态屈服强度，进入塑性流动状
态，最终形成蘑菇头墩粗变形。
从外观看，撞靶后实验弹的弹身结构基本
完好，弹身表面沿轴向有明显的磨蚀痕迹。经测 图 8 侵蚀区的蘑菇头墩粗
量，实验弹体侧壁发生一定厚度的磨蚀，弹身外 Fig. 8 Mushroom capitate erosion deformation
径较实验前减小，这是由于在弹体与钢筋混凝土
靶的相对运动过程中，弹壁受到了钢筋及粗骨料的剪力与摩擦。
此外，由于实验弹 3 完全侵入挡靶中，高温使弹体表面融化的金属材料与弹道周围粉碎的混凝土粉
末混合并粘接在一起，在弹体表面形成混凝土包裹层。实验后去除包裹层，发现弹体表面的金属光泽已
完全消失，同时弹体表面出现局部熔化和磨损。
对比 3 发实验弹的头部侵蚀程度，可以发现，弹体材料不同，弹体的侵蚀变形情况也有所不同。
DT1900 材料由于强度更高，实验弹头部的侵蚀程度较 30CrMnSiNi2MoVE 实验弹更小，蘑菇头墩粗变形
较小。
3.1.2 微观分析

采 用 扫 描 电 子 显 微 镜 （ scanning electron D C
microscope, SEM）对实验弹 1 和 2 的弹体表面及 B A
截面进行微观形貌分析，选取弹尖、弹头、弹身
及弹尾处（图 9）进行对比。
图 9 扫描电镜的选点
（1）弹体表面分析
Fig. 9 Point positions of SEM
图 10 显示了弹体的表面微观形貌。在弹尖
（点 A）和弹头（点 B）区域，DT1900 和 30CrMnSiNi2MoVE 弹体均存在明显的熔融和犁沟现象。说明在弹
体的侵彻过程中，由于弹体变形和弹靶间摩擦引起的高温，加剧了弹体表面的软化，二者间的接触压力
超过弹体表面的屈服强度，造成弹体的热熔化，产生明显的熔融变形；同时，在硬质颗粒的切削作用下，
弹尖区域出现显著的犁切。弹体头部的熔融和犁沟现象与 3.1.1 节中弹体头部侵蚀和蘑菇头墩粗现象的
形成原因相吻合。此外，DT1900 弹尖区域的犁沟数量和深度明显多于 30CrMnSiNi2Mo 弹体，且 DT1900
弹体表面的犁沟较粗大杂乱，未发生明显的塑性流动。可见，DT1900 材料在高温下仍具有良好的抗塑
性变形能力，在高速侵彻过程中主要承受骨料颗粒的犁切。
在弹身（点 C）和弹尾（点 D）区域，2 种材料弹体均呈现大量密集犁沟，判断其为混凝土切削痕迹，且
局部位置存在少量熔融态石英砂颗粒。由于混凝土靶板的石英砂硬度高于弹体表面，在高速侵彻过程
中，弹身承受的高速摩擦和塑性变形小于弹体头部，导致其接触区域的温升低于弹体头部。在高温作用
下，弹身的强度和硬度仍有所降低，使得硬质颗粒更容易犁切，最终在弹身形成密集的犁沟。
图 11 为实验弹 1 和 2 在点 B 和 C 处的 X 射线能谱（energy dispersive X-ray spectrometer，EDS）结果。
除了检测到 DT1900 和 30CrMnSiNi2MoVE 的元素种类，还包含 Mg、Ca 等微量元素，同时 C、Si 元素（混

123301-6