Page 83 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 第 7 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 46, No. 7
2026 年 7 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Jul., 2026

DOI：10.11883/bzycj-2025-0234

(Ti Zr) NbVAl 5 高熵合金的动态响应
2 1.5 0.
与冲击释能机理 *

郑贺龄 ，王展翾 ，王明扬 ，李先成 ，李欣田 ，李正坤 ，徐立志 ，杜忠华 1,2
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（1. 沈阳理工大学装备工程学院，辽宁 沈阳 110159；
2. 南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094；
3. 东北大学冶金学院，辽宁 沈阳 110819）
摘要： 针对高速冲击下传统金属材料能量释放效率低、动态响应不足等瓶颈问题，聚焦于 Ti-Zr-Nb-V 系难熔高熵
合金，利用其多组元协同效应开发出一种单相体心立方晶体结构（body-centered cubic, BCC）高熵合金 (Ti 2 Zr) 1.5 NbVAl 0.5 ，
其晶格常数为 3.350 1 Å，平均晶粒尺寸为 336.7 μm。随后开展了准静态、动态力学测试和直接弹道试验，结果表明，合
−1
−1
金具有良好的强塑性协同效应，屈服强度为 885.2 MPa，当压缩应变率由 0.001 s 升至 6 000 s 时，屈服强度提升 123%，
并且低温下其对应变率的敏感性显著高于高温。当冲击速度由 734 m/s 升至 1 375 m/s 时，弹丸的破碎程度加剧，准密
闭容器内温度场不断升高至峰值 2 124.15 K，相应的释能持续时间由 5 ms 延长至 12 ms。利用有限元-光滑粒子流体动
力学耦合（finite element method-smoothed particle hydrodynamics, FEM-SPH）算法复现了高熵合金侵彻温升和破碎行为，验
证了拟合的 Johnson-Cook 本构参数及 Grüneisen 状态方程的可靠性。微观分析揭示了 (Ti 2 Zr) 1.5 NbVAl 0. 高熵合金能量释
5
放机制源于绝热剪切带内的位错重组，高速冲击下交滑移的抑制导致位错达到饱和状态，并引发局部晶格失稳进一步
导致整体结构失效，而低速冲击下动态再结晶行为能够有效延缓失效进程。
关键词： 高熵合金；力学特性；冲击释能；绝热剪切
中图分类号： O389; TJ410.4 国标学科代码： 13035 文献标志码： A

Dynamic response and impact energy release mechanism of
(Ti Zr) NbVAl high-entropy alloy
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ZHENG Heling , WANG Zhanxuan , WANG Mingyang , LI Xiancheng , LI Xintian ,
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LI Zhengkun , XU Lizhi , DU Zhonghua 1,2
（1. School of Equipment Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, Liaoning, China;
2. School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, Jiangsu, China;
3. School of Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 110819, Liaoning, China）
Abstract: To overcome the limitations of traditional metallic materials regarding energy-release efficiency under high-
velocity impact, this study designed and fabricated a novel single-phase body-centered cubic (BCC) structured lightweight
refractory high-entropy alloy (Ti Zr) NbVAl . The investigation employed a combined approach of multi-scale
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experimentation and numerical simulation. The as-cast microstructure was characterized, revealing a homogeneous
composition with an average grain size of 336.7 μm. Quasi-static and dynamic mechanical tests were conducted to evaluate
strength, plasticity, and strain-rate sensitivity, providing data to fit the Johnson-Cook constitutive and damage parameters.

* 收稿日期： 2025-07-23；修回日期： 2026-03-09
基金项目： 空基信息感知与融合全国重点实验室开放基金（ASFC-20240001059006）；军事科学院目标易损性评估全国重
点实验室开放基金（YSX2024KFYS003）；江苏省自然科学基金（BK20220968）；工程材料与结构冲击振动四川
省重点实验室开放基金（22kfgk03）；兴辽英才计划（XLYC2202021）
第一作者： 郑贺龄（1997－ ），男，博士研究生，zhl316580379@163.com
通信作者： 徐立志（1990－ ），男，博士，教授，xulznjust@163.com

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