D0I:10.13374/i.issn1001053x.2003.06.014 第25卷第6期 北京科技大学学报 Vol.25 No.6 2003年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec,2003 穿甲试验靶弹孔微观结构和绝热剪切带特性 李金泉四黄德武”段占强)丛美华) 1)南京理工大学，南京2100942)沈阳工业学院，沈阳110015 摘要发射海37弹道炮对60钢装甲靶板穿孔周围的微观结构进行了研究.在弹孔表面发 现有钨的成分，说明在高速侵彻过程中产生的高压可以使钨熔化.弹孔周围的绝热剪切带沿 主剪应力方向形成，与静态塑性变形滑移线方向接近，绝热剪切带上不均匀的变形将产生微 裂纹和微孔洞.在弹孔周围同时发现相变带和形变带两种绝热剪切带， 关键词微观组织；高速碰撞侵彻；熔化；绝热剪切带 分类号TJ410 研究穿甲后弹孔周围微观结构是研究穿甲 穿孔中间切开，经机械抛光、腐蚀后在光学金相 过程、研制装甲钢板的重要手段.以往人们侧重 显微镜和扫描电镜下观察其微观组织及破坏特 穿甲过程中的穿深、穿孔直径等宏观现象的研究 性. 而忽略了对穿孔周围傲观组织变化的研究.另 外，绝热剪切现象是高速冲击加载下的一种动态 2结果和讨论 破坏机制，是金属高应变速率变形的一个重要方 2.160钢靶板弹孔周围微观结构研究 式，对于高硬度装甲钢，在弹丸冲击下，极易产生 图1为穿孔剖面宏观形态，穿甲弹芯从左向 绝热剪切破坏，从而使装甲钢板的抗弹性能下降 右穿透靶板，弹孔的入口直径约为14mm,翻边 四.但是由于穿甲侵彻过程涉及高压、高速和高 为4mm:出口直径约17mm,翻唇为11mm. 温的复杂作用，难以找出符合这一现象的力学参 对穿孔表面进行扫描电镜观察，发现整个弹 量去描述，因此借助于穿甲后弹孔内微观组织的 孔的表面凹凸不平，但绝大部分的弹孔表面都被 变化来研究靶板的绝热剪切破坏特性就显得尤 一层熔化快凝物Melted and Rapid Solidification)覆 为重要.本文针对高硬度的60钢装甲钢板，借助 盖，厚度约为10m,如图2所示.成分为靶板基 于光学金相显微镜和扫描电镜，研究其穿孔周围 体与穿甲弹芯的混合物，而且这些熔化快凝物在 的微观组织结构及绝热剪切带(Adiabatic Shear 弹孔的入口、中间和出口三部分各有其特点， Band)特性，对提高靶板的抗弹性能和复合装甲 的设计有参考作用， 1实验方法 发射火炮为海37弹道炮.穿甲弹芯为93W合 金杆，φ8mm,长88mm.靶板材料为60钢、厚度为 60mm,距炮口约为23m.在靶前、靶后放置测速 靶，共射弹10发，其中5“弹初速为1.168km/s.击 穿靶板，回收半截残余弹体，沿弹孔周围切下75 mm×75mm×60mm的样品，用线切割机把样品沿 图1弹孔的宏观剖面形貌 收稿日期200303-21 李金泉男，38岁，博士研究生 Fig.1 Macroscopic configuration of the penetration bore *国家自然科学基金资助项目No.59971058)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 几 祖 】 穿甲试验靶弹孔微观结构和绝热剪切带特性 李金泉 ’， 黄德 武 ” 段 占强 ” 丛 美华 ” 南京理 工 大学 ， 南京 沈 阳 工 业 学 院 ， 沈 阳 摘 要 发射海 弹道炮 对 钢 装 甲靶 板 穿孔 周 围的微观 结构进 行 了研 究 在 弹孔 表 面 发 现 有钨 的成分 ， 说 明在 高速侵 彻 过程 中产 生 的 高压 可 以使钨熔 化 弹 孔 周 围 的绝 热 剪切 带沿 主 剪应 力方 向形 成 ， 与 静 态 塑 性 变形 滑 移线 方 向接近 ， 绝 热剪 切 带上 不 均匀 的变 形将产 生 微 裂 纹 和 微 孔洞 在弹孔 周 围 同时发现 相 变 带 和 形 变 带两 种 绝 热 剪切 带 关键词 微观 组 织 高速 碰 撞侵 彻 熔 化 绝 热 剪切 带 分 类号 研 究 穿 甲后 弹 孔 周 围微 观 结 构 是 研 究 穿 甲 过 程 、 研 制 装 甲钢 板 的重 要 手 段 以往 人 们 侧 重 穿 甲过程 中的穿深 、 穿孔 直 径 等宏观 现象 的研 究 而 忽 略 了对 穿孔 周 围微 观 组 织 变 化 的研 究 〔 另 外 ， 绝 热 剪切现 象 是 高速 冲击加 载 下 的一种 动态 破坏 机制 ， 是金 属 高应变速 率变 形 的一 个重要 方 式 ， 对 于 高硬度装 甲钢 ， 在 弹 丸冲 击 下 ， 极 易产 生 绝 热 剪切 破 坏 ， 从 而 使装 甲钢 板 的抗 弹性 能下 降 闭 但 是 由于 穿 甲侵 彻 过 程 涉 及 高压 、 高速 和 高 温 的复杂 作用 ， 难 以找 出符合 这 一现象 的力 学参 量 去描述 ， 因此借 助 于 穿 甲后 弹孔 内微观 组织 的 变 化 来 研 究靶 板 的绝 热 剪 切 破 坏 特 性 就 显 得 尤 为重要 本 文 针 对 高硬度 的 钢 装 甲钢 板 ， 借 助 于光 学金 相 显 微镜 和 扫 描 电镜 ， 研 究其 穿孔 周 围 的微 观 组 织 结 构及 绝 热 剪 切 带 特 性 ， 对 提 高靶 板 的抗 弹性 能 和 复合 装 甲 的设计 有参 考 作 用 穿孔 中 间切 开 ， 经 机 械 抛 光 、 腐 蚀 后 在 光 学 金 相 显 微 镜 和 扫 描 电镜 下 观 察 其 微 观 组 织 及 破 坏 特 性 结 果 和 讨 论 钢 靶 板 弹 孔周 围微 观 结构 研 究 图 为 穿孔 剖 面 宏 观 形 态 ， 穿 甲弹 芯 从左 向 右 穿透 靶 板 ， 弹 孔 的入 口 直 径 约 为 ， 翻 边 为 们。 出 口 直 径 约 ， 翻 唇 为 对 穿孔 表 面进 行 扫 描 电镜 观 察 ， 发现 整个 弹 孔 的表 面 凹 凸不平 ， 但 绝 大 部 分 的弹孔表 面 都被 一层熔化 快 凝物 覆 盖 ， 厚度 约 为 脚 ， 如 图 所 示 成 分 为靶 板 基 体与 穿 甲弹芯 的混 合物 ， 而 且 这 些熔 化 快凝物在 弹 孔 的入 口 、 中 间和 出 口 三 部 分 各有其 特 点 实验 方 法 发射 火炮 为海 弹 道 炮 穿 甲弹 芯 为 合 金 杆 ， 邮 ， 长 靶 板材 料 为 钢 、 厚度 为 ， 距 炮 口 约 为 在 靶前 、 靶 后 放 置 测 速 靶 ， 共射 弹 发 ， 其 中 弹初 速 为 击 穿靶板 ， 回收 半截残 余 弹体 ， 沿 弹 孔 周 围切 下 、 、 的样 品 ， 用 线 切 割机 把 样 品沿 收稿 日期 一 砚 李 金 泉 男 ， 岁 ， 博 士 研 究生 国家 自然科学基 金 资助项 目困。 图 弹 孔 的宏 观 剖 面形 貌 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．06．014