Page 78 - 《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

了获得更加干净光滑的表面，对样品进行机械抛光，进行扫描电镜观察。需要用 EBSD 观察的样品则是
在质量分数为 10% 的高氯酸和 90% 乙醇、温度为−20～−10 ℃ 的溶液中进行电解抛光。利用 SEM 和

EBSD 进行观察时，主要观察发生层裂的裂纹形貌。
2 实验结果分析

2.1 自由表面速度历史分析

两组实验得到自由表面速度历史如图 4 所 600
示，从 P 开始发生碰撞，在 P P 段呈现最高自由 TWIP and SiC
1
4
3 P 3 P 4 TWIP
面速度，在 P P 段自由面速度呈现先减小后增 400 P 6
6
4
大的趋势，表明在 P P 段，复合结构中的新型 TWIP Δu
5
4
钢在高速加载的作用下发生了层裂。 Velocity/(m·s −1 ) P 5
2.2 层裂强度及应变率分析 200
轻气炮冲击实验结果参数见表 4，其中飞片 P 2
0
速度 u 、纵波波速 c 、横波波速 c 为测量得到， P 1
s
l
f
其余参数均为计算所得 [14-15] ， ∆u = u max −u min u max 0 0.5 1.0
，
u min 分别为图 5 中 P 点和 P 点的自由面速度。 Time/μs
4
5
和
在相近的峰值应力下，不同应变率下样品的层裂 图 4 自由表面速度历史
强度计算公式为： Fig. 4 Free-surface particle velocity history
σ sp = ρ 0 c l ∆u(1+c l /c b ) −1 (3)
式中：ρ 为激波传播前的物质密度 [16] ，c 为体波波速。通过计算发现复合结构的比强度（层裂强度与平
b
0
均密度之比）相比单独 TWIP 钢提高了 22.76%。

表 4 轻气炮冲击实验结果参数
Table 4 Parameters of impact experimental results of light gas gun
−1
−1
−1
−1
−1
编号 u f /(m·s ) ˙ ε/(10 s ) Δu/(m·s ) c l /(km·s ) c s /(km·s ) c b /(km·s ) σ sp /GPa
−1
5
1 493 1.354 161 5.540 3.130 4.199 2.980
2 492 1.450 173 5.569 3.118 4.267 3.172

Teating conjunction
Nucleation Propagation
Shearing surface

Tearing nucleus
图 5 微孔聚集断裂机制
Fig. 5 Fracture mechanism of micropore aggregation

应变率计算公式为：

1 du f (t)
˙ ε ≈ (4)
2c b dt
release
式中截取的斜率为图 5 中 P P 段的平直段的斜率。计算结果显示，复合结构的应变率相比不加陶瓷的
5
4
钢更大，增加了 7.09%。

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