合金铝管在火药炮撞击下研究   采用火药炮、一级轻气炮和二级轻气炮进行高速撞击试验,研究了不同撞击速度和不同碰撞副下镁合金靶板的成坑过程;通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析手段对高速撞击条件下弹坑附近不同深度、不同区域的变形组织进行了表征;同时利用显微压痕、霍普金森压杆和热模拟试验机对撞击后弹坑附近材料的力学性能进行了测试,并利用原位拉伸试验研究了高速撞击诱发的缺陷对主裂纹扩展过程的影响规律。研究表明钢弹/镁靶碰撞副的成坑过程不同于铝弹/镁靶碰撞副。随着撞击速度的增加,钢弹/镁靶碰撞副形成的弹坑形貌经历了球冠形→半球形→圆柱形+半球形→半球形过渡,而铝弹/镁靶碰撞副在撞击成坑过程中弹坑形貌由球冠形逐渐过渡到半球形。非晶组织的形成是熔化、快速凝固的结果。撞击后弹坑附近材料的力学性能研究表明随着撞击速度的增加,撞击后弹坑附近材料的动态屈服强度逐渐增大,而材料的动态抗压强度在一定的撞击速度下存在极大值。钢弹/镁靶碰撞副撞击后弹坑附近材料达到最大动态抗压强度的临界撞击速度为590 m/s,铝弹/镁靶碰撞副为2500 m/s。超过临界撞击速度,撞击后材料的动态抗压强度随着撞击速度的继续增加而降低。随着与弹坑边沿距离的增加,撞击后材料的动态屈服强度逐渐降低,而材料的动态抗压强度则存在临界变形程度,超过临界值时,材料的动态抗压强度在弹坑底部一定距离上存在极大值。原位拉伸试验研究表明撞击诱发的微裂纹、微孔洞、绝热剪切带及孪晶界是主裂纹形核和扩展的主要路径,大量缺陷的形成降低了材料抵抗继续变形的能力。弹坑周围变形组织研究表明撞击方向上变形组织分布区域最宽,45°撞击方向上分布次之,垂直撞击方向上变形组织分布最窄,形成了椭球状组织分布。随着撞击速度的增加,弹坑周围变形组织的分布区域均有展宽的现象。相近撞击速度下,钢弹/镁靶碰撞副弹坑周围变形组织的分布区域宽于铝弹/镁靶碰撞副。弹道撞击条件下,弹坑周围的变形组织可划分为三个区域:高密度孪晶区、中等密度孪晶区和低密度孪晶区,而超高速撞击条件下,弹坑周围出现了细晶区,其变形组织可划分为四个区域:细晶区、细晶+高密度孪晶区、高密度孪晶区和低密度孪晶区,其中低密度孪晶区贯穿整个30 mm厚的靶板。由于高速撞击可在弹坑底部提供梯度性的应变、应变速率载荷变化,通过弹坑周围不同区域变形组织的表征,揭示了弹坑附近细晶的形成过程,建立了弹坑附近细晶形成的物理模型。研究表明钢弹/镁靶碰撞副的成坑过程不同于铝弹/镁靶碰撞副。随着撞击速度的增加,钢弹/镁靶碰撞副形成的弹坑形貌经历了球冠形→半球形→圆柱形+半球形→半球形过渡,而铝弹/镁靶碰撞副在撞击成坑过程中弹坑形貌由球冠形逐渐过渡到半球形。在弹道撞击速度范围内,弹坑深度是钢弹/镁靶碰撞副的主要侵彻形式,而弹坑体积是铝弹/镁靶碰撞副的主要侵彻形式。当撞击速度达到超高速撞击时,弹坑体积是镁合金靶板的主要侵彻方式,与碰撞副的类型无关。高速撞击的成坑过程明显不同于准静态压缩成坑,撞击成坑过程所消耗的弹丸动能始终大于准静态压缩成坑所做到的功,且随着弹坑深度的增加,两者的差距增大。