Page 95 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 郑贺龄，等： (Ti 2 Zr) 1.5 NbVAl 0.5 高熵合金的动态响应与冲击释能机理 第 7 期

（第 1 阶段），弹丸在接触目标前处于平稳飞行状态，此时容器腔室内压力为环境大气压，温度稳定在室
温，未观测到明显的热力学扰动。

PhaseⅠ PhaseⅡ Phase Ⅲ Phase Ⅳ
Velocity/(m·s ) Temperature/K
−1
1 133.15
734 693.15
0 ms 0.20 ms 0.80 ms 1.30 ms 293.15
1 523.15
950 883.15
0 ms 0.15 ms 0.58 ms 0.62 ms 293.15
2 124.15
1 375 1 293.15
0 ms 0.09 ms 0.38 ms 0.48 ms 293.15
1 053.15
1 375 633.15
(steel)
0 ms 0.09 ms 0.38 ms 0.48 ms 293.15

图 11 高速摄影捕捉到的不同时刻直接弹道试验过程照片
Fig. 11 Photos of the direct ballistic test process at different moments captured by high-speed photography
第 2 阶段为弹丸初次撞击与靶板破碎阶段，在剧烈的碰撞压力下弹丸与靶板同时发生显著的破碎
现象，形成的碎片在反作用力驱动下沿侵彻反方向高速飞溅。值得注意的是，破碎程度随冲击速度的提
升而加剧。与此同时，红外热像仪记录的温度场呈现急剧上升的趋势，且升温幅度同样具有显著的速率
依赖性。在 734 m/s 侵彻速度下，温升主要局限于首层靶板表面，峰值温度为 688.15 K。当速度提升至
950 m/s 时，温度场影响范围进一步扩大，观察窗附近区域的温度升至 803.15 K。而在 1 375 m/s 的高速
下，高温区域已扩展至容器约 1/3 深度，温度高达 1 113.15 K。相比之下，相同速度的钢弹在此阶段仅产
生约 693.15 K 的温升。此阶段弹丸以残余速度继续侵入腔室，其运动也伴随温度场的波动，该阶段揭示
了高速撞击下材料初始损伤的形成机制，并凸显了冲击速度对破碎程度及局部温升的影响，同时表明高
熵合金在高速撞击下比传统钢更易产生破碎和局部高温。
第 3 阶段为二次撞击与能量释放阶段，该阶段以弹丸撞击腔室内的砧板为标志。撞击瞬间，沿弹丸
飞行路径的温度场分布发生显著变化。在极高的碰撞压力作用下，弹丸破碎程度进一步加剧，并伴随温度
场达到峰值温度。高熵合金弹丸在 734 和 1 375 m/s 速度下的撞击峰值温度分别为 1 133.15 和 2 124.15 K，
而 1 375 m/s 速度下钢弹的峰值温度仅为 1 053.15 K。这一显著的温差表明，高熵合金在极端变形条件下
发生了区别于传统钢的剧烈能量释放行为，并且这种能量释放行为导致整个腔室的温度急剧升高，进一
步表明了弹体破碎程度、能量释放强度与宏观温升之间存在正相关关系。该阶段揭示了高熵合金在高
速侵彻过程中独有的动态响应机制，即在剧烈破碎的同时伴随强烈的绝热温升及能量释放过程。
第 4 阶段为持续释能与压力平衡阶段，撞击后，高熵合金展现出持续的剧烈能量释放行为，表现为
整个腔室温度在一段时间内维持高位稳定状态，能量释放区域的范围具有明显的速度依赖性，侵彻速度
734 m/s 时仅局限于腔室底部约 1/3 区域，而侵彻速度 950 m/s 时扩展至约 1/2 腔室，1 375 m/s 时则几乎充
满整个腔室空间。剧烈的能量释放导致腔室内压力远高于外部环境，形成显著的内外压差，这种压力不
平衡驱使部分能量和物质通过进弹口向外喷射耗散。作为对比，1 375 m/s 速度下的钢弹在此阶段已因
韧性不足而完全破碎，其残余碎片在腔室内低速运动，平均温度仅为 633.15 K，既未观测到持续的能量释
放，也未形成显著的内压，该阶段表明高熵合金的优势在于高速侵彻后期的持续释能的能力，突显了其
优异的动态韧性和潜在的能量沉积效率，与传统钢弹在极端载荷下的脆性失效行为形成鲜明的对比。
图 12(a) 为准密闭容器上方的压力传感器测得的压力与时间关系曲线。可以看出，随着冲击速度的升
高，腔室内的准静态压力峰值 Δp 也随之增大，同时可以看到 2 个明显的阶段。第 1 阶段为压力上升阶段，

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