压缩提供的热量软化了金属表面，使粉未颗粒不断向孔隙处变形流动。使初始的点接触变为 面接触，直到完成致密化和烧结过程。图9表明了冲击波传播方向与物质塑性流动即接触点 移动方向（箭头所示）的关系。图10是粉末中小颗粒变形过程。在冲击波传播过程中颗粒逐 层致密化。图10d所示的变形特征与本实验结果是一致的，也与W H Gourdin报道的铜粉 的变形特征一致【4)。 3,2小颗粒优先熔化现象 在一定的冲击波压力作用下，混合粉未中的小颗粒任大颗粒熔化之前优先熔化，是动态 载荷作用下特有的现象，可称为爆炸烧结中的颗粒效应。 考虑到界面曲草对物质平衡点的影响，根据热力学原理及克拉珀龙方程推导出大小颗粒 的熔点差值T可用下式表示： .1T=σ.Vs.Tm/[(1r-1/R).H4.19〕 对本文采用的高速钢材料，表面能o取2.2J/m,熔点Tm为1812K,潜化潜热H为 272.35J/g,大小颗粒半径r和R分别取100和1000μm,摩尔体积Vs由密度换算，将上述数 值代人公式可求出T为0.7K。可见熔点差值很小，不足以引起小颗粒优先熔化。 根据爆炸力学原理，冲击波对疏松材料做功可用雨贡纽方程表达： ∠1E=(P-P)(V。-V) E一材料内能增量（主要以热的形式储存）； P一冲击波压力 P。一材料松装状态下的初始压力 V。一材料的初始比容 V。一冲击波作用后材料的比容 由雨贡纽方程可知，V。越大即粉末中的孔隙度越高，则内能增量越大。根据爆炸力学 计算，对于相对材料在相同击波压力作用下，粉末体的温升要比致密体的温升高出几百乃至 上千度。考虑到本实验中混合粉末中的孔隙分布是不均匀的，孔隙主要分布于小颗粒区，因 而冲击波能量沉积也集中于小颗粒区。因此高压试样的结果表明小颗粒区沉积的能量高出大 颗粒区沉积的能量。 R.B.Schwarz'。)等报道了粉末在冲击波作用下颗粒表层形变层厚度对同一材料是一定 的。由于小颗粒比表面积大，沉积的形变功多，也可能使小颗粒优先熔化。 4结 论 根据上述实验可得如下结论： (1)粉末在冲击波作用下，大颗粒没有宏观变形；小颗粒强烈变形，且有方向性。 (2)小颗粒变形特征为：在逆冲击波传播方向上的颗粒表面呈光滑的凸面：顺冲击波传 播方向上的颗粒表面呈凹面并有尖角。 (3)冲击波在大小颗粒上的能量沉积并不相同，小颗粒吸收更多的冲击波能量。 (4)在一定的压力下小颗粒优先于大颗粒而熔化，是动态载荷作用下特有的颗粒效应现 象。 217压缩提 供 的热量软 化 了金属表面 ， 使粉 末颗粒不断向孔 隙处变形流动 。 使初始的 点接触变为 面 接触 ， 直 到 完成致 密化 和烧结过程 。 图 表 明 了冲击波 传播 方 向与物 质塑性流动 即接触 点 移动 方 向 箭头 所示 的关 系 。 图 是 粉 末中小 颗粒 变形过程 。 在 冲 击波传 播过 程 中颗粒 返 层 致 密化 。 图 所示 的变形 特征与 本 实验结 果是一 致 的 ， 也 与 报道 的铜份 的 变形 特征一 致 〔 ’ 。 。 小颗粒优 先熔 化 现 象 在一 定 的冲击波 压 力作 用下 ， 混 合粉末中的小 颗粒 在大 颗粒熔 化之 前优先熔化 ， 是 动 态 载荷作 用下 特有 的现 象 ， 可 称 为爆炸烧 结 中的颗粒效 应 。 考虑 到 界面 曲率 对物 质平 衡点的影响 ， 根 据 热 力学 原理及 克拉 泊龙 方程 推 导出大 小 颗位 的熔点差 值 可 用下 式表 示 刀 。 犷 “ · 二 以 一 · 〕 对本 文 采 用 的高速 钢 材 料 ， 表 面 能 取 ， 熔 点 。 为 ， 潜 化 潜 热 为 ， 大 小 颗粒半径 犷 和 分别 取 和 山 ， 摩 尔体 积 “ 由密 度换 算 ， 将上述效 值代人 公式 可求 出 为 。 可见熔 点 差值很 小 ， 不 足 以引起小 颗粒 优先熔化 。 根 据爆炸力学原理 ， 冲 击波 对疏 松材料做 功可 用雨 贡纽 方程表达 刀 二 尸 一 。 犷 。 。 一 犷。 一材 料 内能增 量 主要 以 热 的形 式储 存 一 冲击波 压 力 。 一 材 料 松装状态下 的初 始压 力 犷。 。 一 材料 的初 始 比容 犷。 一冲击波 作 用 后材料 的 比容 由雨 贡纽 方程 可知 ， 犷 。 。 越大 即 粉 末 中的孔 隙 度越 高 ， 则 内能增 量越大 。 根据爆炸力学 计算 ， 对于 相 对 材料 在相 同 击波 压 力作用下 ， 粉 末体的温 升要比致密 体 的温 升高 出几百 乃至 上千 度 。 考虑到 本实验 中混合粉 末中的孔 隙分 布是不 均 匀 的 ， 孔 隙主 要分 布于小颗粒 区 ， 因 而 冲击波能 量沉 积也 集 中于小 颗粒 区 。 因此高 压试 样 的结 果表 明小 颗粒 区沉 积的能 量高出大 颗粒 区沉积的能 量 。 〔 “ 〕 等报道 了粉 末在 冲 击波作用下 颗粒表 层形 变层 厚度对 同一 材料 是一定 的 。 由于小 颗粒 比表面 积大 ， 沉积 的形 变功多 ， 也可能 使小 颗粒优先熔化 。 结 论 根据上述 实验 可 得如下 结论 粉 末在冲击波 作用下 ， 大 颗粒没 有 宏观变形 小 颗粒 强 烈 变形 ， 且 有方 向性 。 小 颗粒 变形 特征为 在逆冲 击波 传播 方 向上 的颗粒表 面 呈光 滑的 凸面 顺 冲击波 传 播 方向上 的颗粒表面 呈凹面并有尖角 。 冲 击波 在大 小颗粒上 的能量沉 积并不 相 同 ， 小 颗粒吸收 更 多 的 冲 击波能 量 。 在一 定 的压 力下小 颗粒优先 于大 颗粒而熔化 ， 是 动态 载荷作 用下 特有 的颗粒效应 现 象