Page 12 - 《爆炸与冲击》2026年第3期
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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

               但结合图    6  的位错分布图可知，这是由于靶板厚度的限制所致。在高速冲击下，所生成的位错线无法有
               效存储在有限厚度的靶板内，随着冲击波的传播和                       HEA  板被贯穿，存储的位错线随之消失，导致位错线
               长度缩短。由表       2  和表  4  可知，在  1.5～3.0 km/s 完全贯穿的情况下，位错线长度变化不显著，这表明在此
               冲击速度范围内，贯穿的塑性区所能容纳的位错线数量已达到饱和状态。

                                                                1.4
                                            0.5 km/s  1.0 km/s
                      1.5                   0.7 km/s  1.5 km/s  1.2      Data point
                                                     2.0 km/s
                                            0.8 km/s
                                                                         Fitting line
                                            0.9 km/s  3.0 km/s
                                                                1.0
                      1.0                                       0.8
                     l/μm                                      l f /μm  0.6
                      0.5                                       0.4
                                                                0.2
                                                                  0
                       0       10    20     30    40     50       0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85
                                                                                      −1
                                        t/ps                                    v il /(km·s )
                         (a) Dislocation line length change with time  (b) Final dislocation line length change with impact velocity
                               图 7    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变化
                           Fig. 7    Changes in dislocation line length of a HEA plate during the impact process of a rigid ball
                                              with an initial velocity of 0.5–3.0 km/s on it


                   表 4    HEA  板受不同初始速度刚性球冲击后的最长位错线长度和最终位错线长度及达到最长位错长度所需的时间
               Table 4    The maximum and final dislocation line lengths of HEA plates impacted by rigid balls with different initial velocities
                                  as well as the time required to reach the maximum dislocation line length
                       −1
                                                                      −1
                  v i1 /(km·s )  l max /nm   /ps      l f /nm   v i1 /(km·s )  l max /nm    /ps     l f /nm
                                          t l max                                        t l max
                    0.5         607.9      10.5       339.1        1.0        1 366.5     7.2       646.5
                    0.7        1 185.2     11.2       981.4        1.5        1 313.1     5.6       234.1
                    0.8        1 445.2     12.0      1 285.5       2.0        1 395.4     4.0       247.7
                    0.9        1 557.4     10.4      1 143.2       3.0        1 376.1     3.5       239.3


                   假设靶板厚度无限，HEA           最终位错线的长度         l 与刚性球的冲击速度          v 的关系如图      7(b) 所示，可以
                                                           f
                                                                                 1
                                                                                 i
               看出，位错线长度随冲击速度的提高呈显著线性增大，其线性回归方程为：
                                                                     2
                                           l f = 3 162.8v i1 −1 239.9  R = 0.999 82                     (6)
               式中：l 的单位为      nm，v 的单位为      km/s。这一关系验证了位错线长度随冲击速度的提升而线性增大的理
                    f
                                   1
                                  i
               论预期，这符合位错动力学理论中的应变率强化效应。
                   综上所述，随着刚性球冲击速度的提升，Al CoCrFeNi 高熵合金板材料的能量吸收机制发生了根本
                                                        0.3
               性转变。在低速范围内（0.5～1.0 km/s），能量吸收主要依赖于位错网络的形成与运动；在中速范围内
               （1.0～2.0 km/s），位错与无序化原子共同吸收能量；而在高速条件下（2.0～3.0 km/s），无序化原子大量生
               成，主导能量吸收，且位错线长度显著缩短。位错演化呈现“增长-湮灭-平衡”三阶段的特征，反射波引
               起  的  位  错  湮  灭  与  动  态  平  衡  状  态  的  形  成  ， 共  同  解  释  了  高  应  变  率  下  位  错  线  长  度  的  非  单  调  变  化  。  在
               0.5～0.8 km/s 的冲击速度范围内，位错线长度随着冲击速度的提升而增大，但在                             0.9～3.0 km/s 的冲击速
               度范围内，由于板厚限制导致位错存储能力饱和，位错线长度因此缩短。此外，在假设靶板具有无限厚
               度的条件下，位错线长度与冲击速度呈线性关系。
                2.1.4    开坑半径
                   图  8  展示了  HEA  板受刚性球冲击后的损伤和塑性变化。根据                    HEA  板相结构的分布可知，冲击破坏



                                                         031401-9
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