。982 北京科技大学学报 第31卷 bogen的冲击载荷下纯铁的位错生成机理模型四 crease and reduce of g rain size of pure imon at impact.J Projectiles 纯铁受冲击加载时，冲击波刚一进入到晶体中， Rockets Missiles Guid.2003.23(3):216 (李保成，赵家萍，张治民.冲击条件下纯铁品粒尺寸增大和减 (111)方向上的螺型位错就形成位错缠结，刃型位错 小现象研究.弹箭与制导学报，2003.23(3)：216 分量和被压缩部分一起以冲击波阵面速度运动，而 [5 Yang C.Jing F Q,Zhang W J.et al High strain rate deforma 螺型位错分量长度增加.因此，在高应变率冲击下， tion of Fe and Ni by shock loading.Ordnand Mater Sci Eng 铁素体晶粒内的位错迅速增多、缠结，进而成为亚晶 1996.19(1):49 界，逐步形成胞状亚结构；位错缠结形成的位错 (杨超，经福谦.张万甲，等.冲击加载作用下铁和镍的高应变 率变形.兵器材料科学与工程，1996,19(1)：49) 胞尺寸由位错运动自由程决定，而位错运动自由程 [6 Yang C.Jing F Q.Zharg W J.et al.Effect of shock presare 随应变率的增加而减小，因此随应变率的提高，位错 and pube duration on micmostructure of iron and Nickel.Ord- 胞尺寸减小.因此，铁素体基体内细小的位错胞亚 nance Mater Sci Eng,1996.19(3):38 结构的形成和粗大铁素体晶粒的碎化使基体组织细 (杨超，经福谦，张万甲，等.冲击波压力和脉冲时间对铁和镍微 化在宏观上表现出明显的加工硬化效应和应变率强 结构的影响.兵器材料科学与工程，1996.19(3)：38) 化效应. [7 Pappu S.Murr L E.Shock deformation tw inning in an iron ex- pbsively fomed propctik.Mater Sci Eng A,2000,284(1/2): 3结论 148 [8 Yang Z Y.Ding YL Chen J Y.et al.Investigation on shock (1)在高应变率冲击下，纯铁材料具有显著的 wave plasticization effect of pure imon.Ordnand Mater Sci Eng, 应变强化效应：并且随着应变率的提高，具有明显的 2002.25(6):15 增强、增塑的特点. (杨卓越.丁雅莉，陈嘉砚.工业纯铁爆炸冲击波增塑效应研 究.兵器材料科学与工程，2002,25(6)：15) (2)在高应变率冲击下，纯铁的主要变形机制 [9 Kolsky H.An investigation of the mechanical pmoperties of mate 是孪生和滑移 rials very high rates of loading //Proceedingsof the Physical So- (3)在冲击条件下，粗大的铁素体晶内优先生 ciely.London.1949:676 成孪晶，随应变率的提高，孪晶密度增加，孪生变形 [10 Al-Mousawi MM.Reid S R.Demas W F.Use of the split Hop 促进滑移，位错缠结和位错密度增加，因此孪生变形 kinson presure bar techniques in high rate materials testing. Mech Eng Sci,1997,211(4):273 成为纯铁在动态加载条件下增强、增塑的主要原因. 11]Field J E.Walley S M.Proud W G.et al.Review of experi- ment al tech niques for high rate deformation and shock studies. 参考文献 Int J Impact Eng.2004,30(7):725 [1]Liang R Q,Akhtar S K.A critical review of experimental results [12 Zhou J S.Yang DZ.The dislocation configuration and its for and constitutive models for BCC and FCC metals over a wide mation mechanism under dynamic loading condtion.Mater Sci range of strain rates and temperatumes.Int J Plast,1999. Technol,1997.5(2):13 15(9):963 (周劲松，杨德庄.动态加载条件下形成的位错组织特征及形 【2 Meyers M A.Dynam ic Behavior of Materials.Amerca John 成机制.材料科学与工艺，1997,5(2)：13) Wiley Sons Incorporation,1994 13]Meng L J.Liang W.Zhao X G,et al.The effect of strain rate [3]Meyers M A.Chen Y J.Marquis F D S.et al.High-strain. on the size of dislocation cells of pure imon.JChin Electr Mi- high-straim rate behavior of tantalum.Metall Mater Trans A, crasc,.2005,244):295 1995.26:2493 (孟丽君，梁伟，赵兴国，等.应变速率对纯铁位错胞尺寸的影 [4]Li B C.Zhao JP.Zhang Z M.The study of phenom ena for in- 响.电子显微镜学报，2005,244)：295)bogen 的冲击载荷下纯铁的位错生成机理模型 [ 12] : 纯铁受冲击加载时, 冲击波刚一进入到晶体中, 〈111〉方向上的螺型位错就形成位错缠结, 刃型位错 分量和被压缩部分一起以冲击波阵面速度运动, 而 螺型位错分量长度增加.因此, 在高应变率冲击下, 铁素体晶粒内的位错迅速增多 、缠结, 进而成为亚晶 界, 逐步形成胞状亚结构[ 13] ;位错缠结形成的位错 胞尺寸由位错运动自由程决定, 而位错运动自由程 随应变率的增加而减小, 因此随应变率的提高, 位错 胞尺寸减小 .因此, 铁素体基体内细小的位错胞亚 结构的形成和粗大铁素体晶粒的碎化使基体组织细 化在宏观上表现出明显的加工硬化效应和应变率强 化效应. 3 结论 (1) 在高应变率冲击下, 纯铁材料具有显著的 应变强化效应;并且随着应变率的提高, 具有明显的 增强 、增塑的特点. (2) 在高应变率冲击下, 纯铁的主要变形机制 是孪生和滑移. (3) 在冲击条件下, 粗大的铁素体晶内优先生 成孪晶, 随应变率的提高, 孪晶密度增加, 孪生变形 促进滑移, 位错缠结和位错密度增加, 因此孪生变形 成为纯铁在动态加载条件下增强、增塑的主要原因 . 参 考 文 献 [ 1] Liang R Q, Akhtar S K .A critical review of experimental results and constitutive models for BCC and FCC met als over a w ide range of strain rates and tem peratu res.In t J Plast, 1999, 15( 9) :963 [ 2] Meyers M A.Dynam ic Behavior of Materia ls.Ameri ca:John Wiley &S ons Incorporation, 1994 [ 3] Meyers M A, Chen Y J, Marquis F D S , et al.High-strain, high-strain-rate behavior of tantalum .Metall Mat er Trans A , 1995, 26:2493 [ 4] Li B C, Zhao J P, Zhang Z M .T he study of phenom ena f or in￾crease and reduce of g rain siz e of pure iron at impact.J Projectiles Rockets Missiles Gu id , 2003, 23( 3) :216 ( 李保成, 赵家萍, 张治民.冲击条件下纯铁晶粒尺寸增大和减 小现象研究.弹箭与制导学报, 2003, 23( 3) :216) [ 5] Yang C, Jing F Q, Zhang W J, et al.High strain rat e def orma￾tion of Fe and Ni by shock loading .Ord nance Mater Sci Eng , 1996, 19( 1) :49 ( 杨超,经福谦, 张万甲, 等.冲击加载作用下铁和镍的高应变 率变形.兵器材料科学与工程, 1996, 19( 1) :49) [ 6] Yang C , Jing F Q, Zhang W J, et al.Effect of shock pressu re and pulse duration on microstructure of iron and Ni ckel.Or d￾nance Mater Sci Eng , 1996, 19( 3) :38 ( 杨超, 经福谦, 张万甲, 等.冲击波压力和脉冲时间对铁和镍微 结构的影响.兵器材料科学与工程, 1996, 19( 3) :38) [ 7] Pappu S, Murr L E.S hock deformation tw inning in an iron ex￾plosively f ormed projectile .Mater Sci E ng A , 2000, 284( 1/ 2) : 148 [ 8] Yang Z Y, Ding Y L, Chen J Y, et al.Investigation on shock wave plasticization effect of pure iron.Ordna nce Mater S ci Eng , 2002, 25( 6) :15 ( 杨卓越, 丁雅莉, 陈嘉砚.工业纯铁爆炸冲击波增塑效应研 究.兵器材料科学与工程, 2002, 25( 6) :15) [ 9] Kolsky H .An investigation of the mechanical p roperties of mate￾rials at very high rates of loading ∥Proceedings of the Physical So￾ciet y .London, 1949:676 [ 10] AI-Mousawi M M, Reid S R, Denas W F .Use of the split Hop￾kinson p ressure bar techniques in high rate mat erials testing . Mech Eng Sci, 1997, 211( 4) :273 [ 11] Field J E, Walley S M , Proud W G, et al.Review of experi￾ment al t ech niques for high rat e deformation and shock studies. Int J Impact E ng, 2004, 30( 7) :725 [ 12] Zhou J S, Yang D Z .The dislocation configuration and its f or￾mation mechanism under dynamic loading condition.Mat er Sci Technol, 1997, 5( 2) :13 ( 周劲松, 杨德庄.动态加载条件下形成的位错组织特征及形 成机制.材料科学与工艺, 1997, 5(2) :13) [ 13] Meng L J, Liang W, Zhao X G, et al.The eff ect of strain rate on the size of dislocation cells of pure iron.J Chin Electr Mi￾crosc, 2005, 24( 4) :295 ( 孟丽君, 梁伟, 赵兴国, 等.应变速率对纯铁位错胞尺寸的影 响.电子显微镜学报, 2005, 24( 4) :295) · 982 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷