Influence of pulsed current on high strain rate shear behavior of typical armature and rail materials

绝热剪切带（ASB）是高应变率剪切冲击下诱导损伤的重要机制，而大电流密度下枢轨材料高速剪切变形机理尚不明晰。本文开展了高应变率（≥10⁴ s^-1 ）耦合大电流密度（≥10⁸ A/m² ）下典型枢轨材料剪切变形特性研究。结果表明，ASB形成能垒从高到低为：紫铜、无氧铜、CuCrZr合金、Al2O3弥散强化铜合金、黄铜和7075铝合金，因此7075铝最易形成ASB，黄铜次之，其他铜基轨道难以观测到ASB。7075铝和黄铜中均表现出电流对裂纹及ASB形成的抑制作用。电子背散射衍射结果显示，7075铝剪切带内存在大量细小等轴晶粒，晶粒择优取向较基体明显转变，随电流密度升高，带内晶粒尺寸增大，动态再结晶比例显著下降。机械辅助旋转动态再结晶可合理解释超细晶形成与织构演化。研究指出热软化不足以诱导ASB形成，旋转动态再结晶软化是其主要成因。根据实测高应变率载流下的屈服强度，计算得到载流下7075铝ASB宽度，发现脉冲电流引起的温升与屈服强度降低导致ASB宽化，使得能量耗散增强，抑制了动态再结晶，从而阻碍了ASB的产生。