Page 56 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 李镕辛，等： CoCrFeNiCu x 高熵合金爆炸成型弹丸药型罩结构的优化与毁伤效能 第 3 期

步证明了 J-C 本构模型可有效预测不同时刻 HEA EFP 的运动状态。然而，HEAs 与传统药型罩材料在力
学性能方面具有较大差异，导致一般结构 HEAs 药型罩形成的 EFP 质量较差。为了使 HEAs 更好地实现
工 程 化 应 用 ， 亟 需 对 H E A s 药 型 罩 的 结 构 匹 配 问 题 开 展 进 一 步 研 究 和 优 化 。 因 此 ， 本 文 将 制 备
CoCrFeNiCu HEA，并进行不同温度和不同应变率下的力学拉伸测试，拟合其 J-C 本构方程参数，同时利
x
用 AUTODYN 软件模拟并优化 HEA 药型罩的 EFP 形成过程，确定最佳药型罩结构，并初步评估其毁伤
性能，以期为未来 HEAs 材料在聚能装药战斗部领域中的应用提供新思路。

1 力学性能分析

1.1 材料及准备
为了制备出化学成分均匀的 HEAs，首先，将纯度不小于 99.9% 的块状 Co、Cr、Fe、Ni 和 Cu 单质金
属元素表面氧化皮去除、隔离清洗、真空干燥后，按照等摩尔比称量后，放入真空磁悬浮熔炼炉中的水
冷铜坩埚进行混合熔炼。熔炼过程中翻转熔炼次数不少于 5 次，每次熔炼时合金在磁力搅拌作用下保
持液态的时间不少于 5 min，以确保各元素混合均匀，避免形成金属间化合物。最后得到了试验所需的
2 种 HEA 铸锭，将其置于真空管式炉中，在 1 475 K 左右的温度下热处理 24 h，随炉冷却后取出待用，（其
3
3
中 x=0 时 HEA 铸锭的密度约为 8.1 g/cm ，理论熔点为 1 720 K；x=1 时 HEA 铸锭的密度约为 8.5 g/cm ，理
论熔点为 1 650 K），如图 1 所示。

Metal material peeling, Vacuum induction and 1 200℃/24 h heat Homogenized HEA
drying and weighing casting of ingots treatment specimen
图 1 高熵合金的制备流程
Fig. 1 Process of high-entropy alloy synthesis

为检验 HEA 材料在不同应变率及温度下的力学拉伸性能，根据 GB/T 228.1—2010《金属材料 拉伸
试验第一部分：室温试验方法》和 GJB 8374—2015《金属材料动态拉伸试验方法》，通过电火花加工分别
制备了 2 种标准 I 形试样，如图 2 所示。利用万能试验机 UTM5105X 对如图 2(a) 所示的 2 mm 厚片状试
−2
−1
样在室温（300 K）下开展准静态拉伸试验，应变率设置为 10 s 。动态力学试验则利用分离式霍普金森
拉杆（split Hopkinson tensile bar, SHTB）测试系统，对如图 2(b) 所示的哑铃棒状试样进行了 4 组不同温度
和 应 变 率 条 件 下 的 动 态 拉 伸 测 试 ， 如 图 3 所 示 ， 试 验 温 度 分 别 为 300 和 575 K， 应 变 率 区 间 设 定 为
2 000～3 000 s 。
−1
30 38

15 15
4 10
R6 R2
R4
4
60 2
M10×1
(a) Quasi-static tensile test specimen (b) Dynamic tensile test specimen
图 2 高熵合金试样的结构参数（单位：mm）
Fig. 2 Structural parameters of the high-entropy alloy specimens (unit: mm)

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