Page 11 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 陈嘉琳，等： 重复冲击载荷下Al 0.3 CoCrFeNi高熵合金的动态响应机制与累积损伤效应 第 3 期

构大量产生，显著占据了冲击区域。此外，φ FC C 随速度的提高呈现三阶段下降趋势（快速下降-平稳下降-
再次快速下降），与之相反，φ r 则呈现出对应的反向增长。这表明，在刚性球冲击速度处于 1.5～2.0 km/s
othe
范围内时，材料的能量吸收机制趋于平衡，而当刚性球冲击速度超过 2.0 km/s，其贯穿效应显著加剧，导
致 HEA 板的晶格结构崩溃程度大幅提升。
2.1.3 位错分布
HEA 板受不同初始速度（0.7、1.0 和 2.0 km/s）刚性球冲击后的位错分布情况如图 6 所示。从图 6(a)
可以看出，在 0.7 km/s 的低速冲击条件下，HEA 板的位错分布显示出极密集的位错网络，形成一个梯状
的高密度位错环。这种密集的位错分布表明材料主要通过位错形成和位错运动来吸收冲击能量。从
图 6(b) 可以看出，当冲击速度升至 1.0 km/s 时，冲击中心附近的位错密度明显下降，位错分布也发生显著
变化，位错沿 3 个等分角度方向产生。结合图 3(b) 中无序化结构的增加，可知此时能量吸收机制不仅包
括位错的形成和运动，还涉及无序化原子的产生及其运动。从图 6(c) 可以看出，在 2.0 km/s 的冲击速度
下，位错集中在冲击中心形成了一个明显的“空心”区域，位错密度进一步降低。结合图 3(c)，可知在此
冲击速度下，靶板内部结构被显著破坏，形成大量无序化原子，说明此时的能量的吸收主要通过无序化
原子的形成和运动实现。

1/6<112>
1/6<110>
1/2<110>
1/3<111>
1/3<100>
Other
Vertical view Vertical view Vertical view

Front view Front view Front view
(a) 0.7 km/s (b) 1.0 km/s (c) 2.0 km/s

图 6 HEA 板受不同初始速度刚性球冲击后的位错分布
Fig. 6 Dislocation distribution of HEA plates impacted by rigid balls with different initial velocities

从图 6 可知，随着冲击速度的提高，HEA 材料的能量吸收机制逐渐从主要依赖位错的形成和运动，
转变为依赖无序化原子的产生及运动。这种转变不仅反映了材料在不同冲击速度下变形机制的差异，
也揭示了其在高速冲击下抗冲击能力和能量吸收机制的演变过程。然而，通常情况下，随着冲击速度的
不断提高，位错密度预期会持续上升 [41] ，但在本研究中却观察到了位错密度的下降。为探究这一现象，
对 HEA 板受初始速度为 0.5～3.0 km/s 的刚性球冲击过程中的位错线长度（l）变化进行了分析，如图 7 和
表 4 所示，表中 l ma x 为最长位错长度， t l max 为达到最长位错长度所需的时间，l 为最终位错长度。
f
HEA 板受不同初始速度刚性球冲击的位错变化情况如图 7(a) 所示，可以看出，在不同冲击速度下，
位错线长度均表现出先增大、随后减小、最后趋于平稳的趋势。在冲击的初始阶段，位错线均呈现增
长，且其瞬时增长率与冲击速度正相关，这表明高应变率载荷显著降低了位错形核能垒，这与位错动力
学理论中关于应变率强化效应的预测一致 [7, 42] ；在冲击过程中，位错线长度开始缩短，这一现象主要归因
于靶板背部产生的反射波，位错通过相互作用（如相遇湮灭或部分交叉）而消除，从而缩短了整体位错线
的长度 [43] ；最后，位错线长度趋于平稳，表明系统达到了动态平衡状态，此时位错的生成和湮灭速率基本
相等，材料的内部结构在高应变率下达到了新的平衡点。
值得注意的是，在 0.5～0.8 km/s 的冲击速度范围内，随着冲击速度的提高，位错线长度增大。然而，
当冲击速度达到 0.9～3.0 km/s 时，位错线长度却出现缩短的情况。虽然这一结果与一般规律存在差异，

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