Page 96 - 《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

由数据采集的时间与高速摄影对照发现，这是由于高熵合金撞击腔室内的砧板时发生的释能反应所导致
的，这个阶段维持的时间较短，约为 1 ms。第 2 阶段为压力释放阶段，释能反应持续进行，但是猛烈程度衰
减，由于进弹口的存在，腔室的气密性减弱，腔室内的压力缓慢恢复到大气压，这个阶段通常持续 5～13 ms，
甚至更长时间。此外，可以看到，冲击速度为 1 375 m/s 的钢弹腔室内产生的压力与冲击速度为 734 m/s
的高熵合金破片在腔室内产生的压力几乎相等。这体现了高熵合金作为新型冲击含能材料的优势。

0.10 0.10 20

HEA-734 m/s
HEA-950 m/s 0.08 y=1.05×10 −4 x−0.05 16
HEA-1 375 m/s
0.08
Quasi-static pressure/MPa 0.06 Pressure peak/MPa 0.06 y=0.019x−10.51 12 Δ(dQ/dt)/kW
Steel-1 375 m/s

8
0.04
0.04
Experiment data-Δp
0.02
0.02
Experiment data-Δ(dQ/dt)
Linear regression-Δp 4
Linear regression-Δ(dQ/dt)
0 0
0 2 4 6 8 10 12 14 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600
Time/ms Impact velocity/(m·s )
−1
(a) Relationship between quasi-static pressure and time (b) Relationship of peak pressure and peak power with impact velocity
图 12 准密闭容器压力传感器测得数据
Fig. 12 Data measured by pressure sensors in a quasi-closed container
r
Ames [40] 认为容器内增加的总能量 ΔQ 由弹丸发生反应释放的化学能 E 与弹丸的动能 E 转换的热
k
能组成，因此给出了总能量 ΔQ 与准静态压力峰值 Δp 间的关系：
V
∆Q = ∆p (13)
γ a −1
式中：γ 为容器内空气的比热比，假设为定值 1.4；V 为容器的体积。通过腔室内发生化学反应释放的总
a
能量 ΔQ 对时间的一阶导数可以求得功率峰值，图 12(b) 为冲击速度与压力峰值 Δp 及功率峰值间的关
系，可以看到，随着冲击速度的提高，在准静态压力峰值不断增大的同时，功率峰值也在不断增大。说明
冲击速度越高，发生释能反应产生的外部功容量越大。
释能反应结束后，从容器中筛分出不同粒径的高熵合金残渣并称重。图 13 展示了不同冲击速度下
高熵合金残渣的质量占比。在 734 m/s 冲击速度下，可回收到未完全反应的大块高熵合金弹丸，其质量
为初始质量的 80.07%。而在 1 375 m/s 冲击速度下，则未能收集到完整的弹丸。这表明高熵合金的破碎

<1 mm 1−2 mm >2−4 mm >4 mm

1 375 32% 59% 9%
Impact velocity/(m·s −1 ) 950 17% 34% 39% 10%

734

60
20
0 5%11%5% 40 80% 80 100
Residue mass fraction/%
图 13 回收的高熵合金残渣
Fig. 13 Recovered high-entropy alloy residues

073101-14