壁厚对HR2钢柱壳爆轰加载下膨胀断裂行为的影响

卢秋虹¹，王宁²，范诚³，申勇峰²，刘明涛³，汤铁钢³，胡海波³

1. 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心2. 东北大学材料科学与工程学院3. 中国工程物理研究院流体物理研究所

摘 要：通过对6、12 mm两种不同壁厚的HR2钢柱壳进行爆轰加载实验,对其断裂碎片的宏观形貌、断口的微观形貌以及横截面的变形微观结构进行系统表征,研究了金属柱壳在爆轰加载下的膨胀断裂机理。结果表明,在膨胀断裂过程中壳壁厚度的增大导致HR2钢柱壳由纯剪切断裂变为拉剪混合的断裂模式。断裂碎片的微观结构分析结果表明,柱壳的断裂实际上是剪切裂纹从样品内部剪切带形核并扩展、和拉伸裂纹沿柱壳外表面的形核扩展的共同作用及竞争的结果。薄壁柱壳断裂由样品内裂纹沿剪切带的形核和扩展主导发生剪切断裂,而厚壁柱壳中内侧的裂纹沿剪切带的形核和扩展,但是最外侧则为环向拉应力主导发生拉伸断裂,因此表现出拉剪结合的断裂模式。

关键词：金属材料;HR2钢;爆轰加载;膨胀断裂;微观结构;剪切带;断裂机理;