【摘 要】
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柱壳外爆断裂存在多种断裂模式的竞争与耦合,其控制及影响因素一直是人们关注的。对于韧性金属柱壳在爆炸冲击载荷作用下的膨胀碎裂过程中的破坏机理与碎裂行为不仅在碎片型杀伤武器设计及防护工程有着重要应用及意义。而且也一直也是作为相关武器设计研究人员研究的热点。本文对绝热剪切敏感TA2工业纯钛柱壳在不同爆压下开展碎裂实验,通过对实验软回收碎片的宏观分析、微观分析,以及柱壳碎裂过程中的组织演化分析,探讨金属柱
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柱壳外爆断裂存在多种断裂模式的竞争与耦合,其控制及影响因素一直是人们关注的。对于韧性金属柱壳在爆炸冲击载荷作用下的膨胀碎裂过程中的破坏机理与碎裂行为不仅在碎片型杀伤武器设计及防护工程有着重要应用及意义。而且也一直也是作为相关武器设计研究人员研究的热点。本文对绝热剪切敏感TA2工业纯钛柱壳在不同爆压下开展碎裂实验,通过对实验软回收碎片的宏观分析、微观分析,以及柱壳碎裂过程中的组织演化分析,探讨金属柱壳爆炸膨胀断裂模式及机制,实验结果显示:（1）当采用不同密度的炸药对TA2钛合金柱壳进行加载时,壳体均呈现为由内壁起始的剪切断裂模式。不同爆压下,TA2工业纯钛柱壳外爆碎裂虽然均为剪切断裂模式,但其断裂机理不同。在较低爆压作用下,柱壳发生微孔洞连接的剪切断裂;而在较高爆炸压力作用下,试样在内表面首先生成与径向成45°与135°交叉、平行的多重绝热剪切带,裂纹沿绝热剪切带发展形成碎裂,为多重绝热剪切带控制的破坏。即使在较低爆压（6-7GPa）作用下,TA2工业纯钛柱壳也未见剪切拉伸混合型断裂模式。（2）通过对不同密度的炸药对TA2钛合金柱壳进行加载后的回收试样进行微观分析可发现:爆炸作用下,TA2钛柱壳高速膨胀变形、断裂过程发生了相变。在较低爆压作用下,内表面出现孪晶和再结晶,近内表面在爆炸压力作用下,试样内表面组织转变为一定取向的板条马氏体,晶粒明显大于原始尺寸。且较高爆压下,内表面随之出现较多的马氏体转变。柱壳碎片外表面组织出现变形孪晶,随着爆压增大,孪晶的数量增加,形变孪晶更加明显,但是晶粒尺寸不会出现明显的变化。（3）结合有限元分析参生的绝热温升对柱壳碎裂过程中的影响,有限结果表明:TA2柱壳在C-J压力为26GPa的RDX炸药作用下,试样截面上局部等效塑性应变可达65%,塑性绝热温升导致的温度可达到620K,温升可达300℃以上,随自由膨胀变形发展,绝热温升还会继续增大,并且最高绝热温升发生在近内表面处。
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