双相高强钢FeNiAlC 的动态剪切行为及微结构机理*

马 彦，袁福平，武晓雷

（1. 中国科学院力学研究所非线性国家重点实验室，北京 100190；2. 中国科学院大学工程科学学院，北京 100049）

高应变速率载荷下，金属材料往往因局部化形变而失效破坏[1]。在军事工业领域，子弹的穿甲侵彻与材料的局域化绝热剪切损伤紧密相关。对实心穿甲弹，弹头的绝热剪切有利于在侵彻过程中自锐化而增大穿刺深度[2]。在航空航天领域，飞行器的安全威胁主要来自空间碎片的高速撞击，材料的绝热剪切直接导致飞行器构件的灾难性破坏。所以，金属材料的动态剪切行为是材料在特殊使用环境下必须考虑的关键问题[1-3]。

高应变速率载荷诱发材料的局部化形变，有两个基本特征：加载速度快变形过程接近绝热状态；变形区域小易形成剪切带。由于绝热剪切带（adiabatic shear band, ASB）的形成和扩展在约1 0-5s 内完成且宽度一般在102μm 内，目前仍缺乏有效的实验技术实现原位直接观测[2]。现阶段，主要手段是通过表征材料变形失效后的微观结构来分析和推演ASB 形成和扩展过程。Meyers 等[4]在低层错能304L 不锈钢动态剪切实验中，发现ASB 内形成晶粒尺寸100～200 nm 的等轴晶，通过形变织构分析，得出这些等轴晶是通过变形过程中初始晶粒的旋转、滑移和孪生机制形成的。Yang 等[5]则通过应变冻结实验，系统地研究1Cr18Ni9Ti 奥氏体型不锈钢形成ASB 过程中微结构的演化，证实ASB 内晶粒的动态旋转再结晶机制。Li 等[6]在高锰钢的子弹侵彻试验中，发现ASB 内产生明显的纳米晶区域和非晶区域，表明在ASB内由于极高的温升产生了金属熔化和快速冷却。……