Page 79 - 《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

3 变形损伤机制

微孔聚集断裂是一种典型的韧性断裂的模式，图 5 为微孔聚集断裂机制图，受到拉应力作用首先在
缺陷处产生微孔洞，而后微孔洞在拉应力作用下继续扩展直至聚集成裂纹，并产生韧窝。利用扫描电镜
对轻气炮实验回收的新型 TWIP 钢试样进行观察，比较两组 TWIP 钢的层裂及变形机理。如图 6 所示，
试样均表现为完整的层裂，先出现微孔洞/裂纹，然后扩张、聚集合并最终导致主裂纹的形成 [17] 。断裂类
型均表现为微孔聚集后形成的韧性断裂 [18] 。对比两组实验，复合结构的层裂程度较弱，裂纹相对较小，
微孔洞的数量也较少，且较为集中；而单独的 TWIP 钢微孔洞分布范围更广，冲击损伤更为严重。

1 mm 200 μm 1 mm 200 μm
(a) Single novel TWIP steel (b) Composite structure

图 6 回收试样 SEM 图
Fig. 6 SEM of recovered sample
利用 EBSD 对主裂纹附近区域进行分析，研究轻气炮冲击载荷下两组新型 TWIP 钢的微观组织演
变。与文献 [9] 的高速拉伸以及霍普金森拉杆试验结果相比，轻气炮加载不会引起严重的塑性变形或晶
粒细化，如图 7 所示，霍普金森杆作用下产生了 50°至 60°左右的变形孪晶。这是因为在高应变率的轻气
炮加载过程中，变形时间太短以至于形变孪晶来不及形核。在超高冲击应力作用下，在晶界和晶粒内部
分布着大量孔洞，孔洞不断聚集形成沿晶、穿晶或混合微裂纹。

111
50 μm 50 μm
001 101
(a) Composite structure after light-gas (b) Separate novel TWIP steel after
gun action light-gas gun action

60°
52° 57°
61°

50 μm 50 μm
(c) Novel TWIP steel with strain rate of (d) Novel TWIP steel after strain rate of
500 s after high-speed tension 5 000 s SHTB test [9]
−1
−1
图 7 回收试样 EBSD-IPF 图
Fig. 7 EBSD-IPF diagram of recovered sample

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