Page 77 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 李千一，等： 新型TWIP钢/陶瓷复合结构的抗冲击性能 第 4 期

复合结构如如图 2(b) 所示，采用环氧树脂 AB 胶对钢与陶瓷进行粘合，并在烘箱中保温 3 h，样品表现出
了良好的结合情况。

(a) (b)
Steel

Sample Flyer
Ceramic Steel
SiC ceramic

图 2 飞片与样品实物图
Fig. 2 Pictures of the flyer and the sample

表 3 飞片与样品规格
Table 3 Specifications of flyer and sample
工况 飞片直径/mm 飞片厚度/mm 样品直径/mm 样品厚度/mm 样品质量/g 样品平均密度/(g·cm )
−3
1 13.3 1.0 12.0 2.2 1.642 6.6
2 13.3 1.0 12.0 2.0 1.721 7.6

1.2 轻气炮平板冲击实验
轻气炮冲击测试可以实现超高应变率的测试需求。图 3 为轻气炮试验装置及其原理图。本实验主
要采用一级高压气体驱动炮，其主要由以下几个部分组成：发射管、高压气室、传感器、靶室、样靶、数
据采集装置、电磁阀、真空泵和控制台。实验前，首先将准备好的样品放置在专用的样品台上，并对靶
室抽真空。将贴有飞片的子弹放置在高压气室的前端，然后对高压气室充入氦气或氮气。当高压气室
内的气压达到实验所需的气压时，薄膜破裂，使高压气室与炮管相连。接着，高压气室中的氮气或氦气
将推动子弹和飞片沿着炮管加速前进。随后，子弹与弹托分离，而飞片则继续前进。当通过测速装置
时，测速信号将被记录在示波器上，以供后续计算飞片的平均速度。最后，飞片与靶室中样品台上的样
品发生碰撞，碰撞瞬间将记录 DPS（Doppler pins system）信息以获得自由面速度曲线。通过自由面粒子速
度曲线可以得到冲击波的峰值应力、脉宽和拉伸应变率等所需的实验参数 [13] 。为了避免发生二次碰撞，
实验所用的一级轻气炮系统设置了软回收腔，用来回收测试后的样品。

Magnetic velocity meter

High pressure gas cell
Target Gun barrel

Flyer plate
Vacuum valve Bullet Gas injection port
Target chamber
(a) Actual device diagram (b) Schematic diagram
图 3 一级轻气炮实验装置
Fig. 3 Primary light gas gun experimental device

实验的冲击速度设定为 500 m/s，在高压气室的压力达到设定压力后击发。实验完成后将试样从轻
气炮回收腔中回收后，沿着冲击方向将实验后的样品切开，用不同规格的碳化硅砂纸进行常规打磨。为

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