对高速冲击下金属材料动态行为进行研究对于金属材料在国防和工业中应用具有重要的意义。军事上的穿甲、爆破和工业上的高速切削、爆炸成型等均与材料在冲击载荷、高应变率下的响应密切相关，为此，必须深入研究材料在高应变率下的动态行为。由于Cu具有良好的塑性，其已经成为高应变率下研究较多的材料[1-5]。MEYERS等[6]发现具有不同晶粒尺寸多晶Cu的动态力学行为与准静态时的类似；NEMAT- NASSER等[7]基于位错动力学和热力学预测了多晶Cu的流变应力；ALEXANDER等[8]发现初始各向同性的纯铜在等径角挤压后会出现力学行为的各向异性；LI等[9-10]研究了低温动态塑性变形条件下Cu的微观结构演变以及退火对纳米铜动态力学性能的影响，认为高密度的变形孪生在纳米晶形成过程中具有重要作用，并认为退火后纳米铜的强度与延性均比应变诱导的超细晶铜的高。MISHRA等[11]研究了动态加载条件下等径角挤压铜的力学行为，但没有考虑材料的各向异性。陈志永等[12]研究了冷轧Cu 板法向、轧向和横向等轧制样品在这3 个特征方向的动态压缩力学行为各向异性，但对退火Cu 板展现出来的近似各向同性未进行深入研究，没有分析织构对其行为的影响。TANG等[13-14]研究了动态变形中不同应变条件下退火Cu 板剪切带内微观结构的演化。MA等[15]研究了锌含量对铜-锌合金静态及动态力学性能的影响。MAO等[16]分别在低/高应变速率下研究了铜应变速率敏感性与晶粒粒度的关系。作为制备铜药型罩所需的重要原材料，初始Cu 板板平面各方向上力学行为的差异即各向异性对其破甲性能具有重要影响，其实质是织构对射流的形成和稳定性的影响。理想药型罩应具有高密度和足够的动态延性，且其力学行为具有近似各向同性。因此，研究织构对Cu 板力学行为各向异性的影响有重要意义，且具有重要的实际应用价值。为此，本文作者利用 Instron 电子拉伸机和分离式Hopkinson 压杆等实验装置，研究准静态和动态压缩条件下织构多晶冷轧和退火Cu 板板平面力学行为各向异性特征规律，考虑晶体学取向分布即织构并基于微观晶体塑性理论，探讨织构对其力学行为各向异性的影响规律，以期为金属材料动态力学行为的研究以及高性能破甲弹的研制提供参考。

1 实验

以工业纯Cu为原料，原始状态为锻态，初始厚度为60 mm，冷轧变形总压下量90%至6 mm，截取部分冷轧板材在450℃退火2 h。对冷轧和退火Cu板分别沿与板材轧向成0°，45°和90°方向取圆柱形试样(样品编号分别为RD-0°，RD-45°和RD-90°)，其长度和直径均为5 m，然后，在Instron 电子拉伸机和分离式霍普金生压杆(split hopkinson pressure bar,SHPB)实验装置上进行准静态(应变率约为1×10-3s-1)和动态(应变率约为4×10-3s-1)压缩实验，并获得不同方向上的准静态和动态压缩应力-应变曲线。采用全自动X线衍射仪测量样品{111}，{220}，{200}和{113}不完整极图，应用BUNGE[17]球函数谐分析法及LüCKE[18]高斯函数织构组分拟合方法计算相应的取向分布函数ODF(orientation distribution function，最大展开项级数lmax=3，包括偶数项和奇数项展开系数)。

2 结果

2.1 退火Cu 板织构

图1所示为冷轧变形和相应退火后Cu 板的真ODF图。从图1(a)可以看出：冷轧Cu 板取向分布具有轧制变形织构基本特征，主要聚集在取向空间α和β 线附近；α 线上主要有高斯取向G{110}〈001〉(0°，45°，0°)和黄铜取向B{110}〈112〉(35°，45°，0°)，在此取向线上所有取向的{110}面平行于板平面；β 线由铜取向 C{112}〈111〉(90°，35°，45°)经由S{123}〈634〉(61°，34°，64°)(具体位置略有变动)与α 线相交于黄铜取向B。图1(b)所示为退火Cu 板的真ODF，从图1(b)可以看出其同时具有轧制变形织构和再结晶退火织构特征，轧制织构主要为C 织构，再结晶织构主要为立方织构，可见在此情况下其再结晶过程尚未充分完成。

图1 冷轧和退火Cu 板的真ODF图Fig.1 True ODFs for cold-rolled and annealed copper sheets(a)冷轧Cu 板；(b)退火Cu 板

2.2 织构多晶体板材压缩力学行为各向异性

图2所示为冷轧织构多晶Cu 板各方向的压缩真应力－真应变曲线。在加载过程中，各个试样都经历了明显的弹性变形与塑性变形阶段。从图2(a)可见：在准静态压缩变形时，RD-90°样品的屈服强度和流变应力最大，RD-45°样品次之，RD-0°样品最小；在高应变较高时，各样品的流变应力变化趋势趋于一致。从图2(b)可见：动态压缩变形时，依然是RD-90°样品屈服强度和流变应力最大，RD-45°样品次之，RD-0°样品最小。以上结果表明无论是准静态还是动态压缩变形，冷轧织构多晶Cu 板的力学行为均具有明显的各向异性，且变化规律一致，在动态加载下，各向异性更加显著。图3所示为退火Cu 板不同方向上的准静态压缩应力-应变曲线。从图3可见：不同方向上的屈服强度以及在真应变低于0.2 时的流变应力基本一致，力学行为近似各向同性；当真应变高于0.2 时，各方向上的流变应力略微有所差别。尽管准静态下退火Cu 板压缩力学行为表现出的各向异性程度很小，但织构分析表明退火Cu 板的晶体取向分布表现出一定程度的择优取向，故需分析织构对冷轧和退火板材平面不同方向的压缩力学行为的影响规律。