冲击波诱发含孔Mg-3Al-1Zn 合金位错形核及演化行为研究1)

杨晓悦 徐 爽, 刘立胜

* (武汉理工大学理学院工程结构与力学系,武汉 430070)

† (武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室,武汉 430070)

** (武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070)

引言

近年来,由于航天航空及汽车产业对轻质材料的需求不断增长,镁合金得到了广泛关注[1-3].在已经开发的镁合金体系中,AZ3l (3%Al,1%Zn)是目前应用最广泛的镁合金[4-8].由于AZ3l 具有室温强度高,耐腐蚀性好,价格优惠等优势而被广泛应用于航天、电子、兵器、运输等领域[9-12].一般来说,汽车和航天飞行器的材料在碰撞和高速机械故障时不可避免地受到冲击波的影响.而极端工况下,冲击压缩是检测材料的力学性能和变形的一种非常有效的方法[13-18].因此,研究镁及镁合金在冲击载荷作用下的变形机理、冲击响应和破坏行为,对促进镁合金的应用具有重要意义.目前,研究者对镁合金在冲击载荷下的变形行为已进行了大量研究[19-24].Dai 等[19]研究了具有不同织构Mg-3Al-1Zn 合金在高应变速率下的力学性能和层裂行为.冲击方向分别垂直和平行于c轴时,Hugoniot 弹性极限和层裂强度分别为0.32～0.35 GPa 和0.9～0.92 GPa,各向异性较弱.垂直于c轴加载时,大量的拉伸孪晶被激活;平行于c轴加载时,只观察到少量孪晶.Liu等[20-22]研究Mg-1Zn 合金在高速冲击下,孪晶再结晶行为及其对织构演化的影响规律.在高速率大变形条件下,样品中除了出现位错滑移、拉伸孪晶、压缩孪晶和双孪晶之外,还出现了偏离标准拉伸孪晶界取向差的非典型拉伸孪晶(取向差约75°)和一种新型的双孪晶.这说明在高应变率变形过程中,位错和孪晶的形核被局部抑制,从而激活更灵活的扭折变形来调整局部取向,促进扭折内部的滑移和孪晶.扭折通常不是金属材料变形的主要机制,但是研究发现扭折对于镁合金材料的塑性各向异性有重要的作用.镁合金中滑移系数目相对较少,在外力作用下,如果晶粒取向不利于发生滑移和孪生,局部区域位错塞积导致晶格弯曲,会产生不均匀的局部塑性变形方式就是扭折[22].

另一方面,大多数天然材料均含有各种缺陷(例如纳米孔洞、纳米裂纹和杂质等),这些都会影响材料的冲击响应.因此有必要详细了解含有初始孔洞的金属材料的冲击响应.此前,已经研究了不含孔洞的Mg-3Al-1Zn 合金在冲击载荷下的变形行为和层裂机制[25],但对于含有纳米孔洞的Mg-3Al-1Zn 合金的冲击响应,尤其是冲击波在孔洞边界处的反射细节、冲击波诱发孔洞附近的位错形核机制及孔洞坍缩机制等还需要进一步探索.早期的实验和模拟主要讨论了材料的激波特征[26-27]、孔洞生长机制[28-32]以及和孔洞坍缩有关的位错发射机制[33-34].例如,Gogulya 等[26]利用电阻对压力的依赖关系得到多孔铝和多孔镁试样中激波传播特征.Lubarda等[28]通过激光冲击实验探究了铜中孔洞的生长机制,总结了柱状环和剪切环是孔洞生长的两种主导机制.邓小良等[29-31]采用分子动力学方法(MD)研究了单晶铜在冲击加载下孔洞生长的位错机理,总结了位错发射是孔洞生长和坍缩的主要原因,并根据单孔洞附近的位错发射特征深入分析了双孔洞的贯通过程.Erhart 等[33]发现含有纳米孔洞的金属铜和铝在冲击波加载下,试样中出现的纳米多晶结构会降低孔洞附近位错形核的条件.因此,在冲击波作用下,金属材料内部孔洞的生长和坍缩主要和孔洞附近的位错行为有关.

早期的研究主要集中在冲击载荷下与孔洞生长和坍缩有关的位错发射机制,而对于冲击波对孔洞附近位错行为及分布的影响的报道相对较少[35-37].最近,文献[38-39]的研究认为,孔洞周围的局部变形对纳米孔洞材料的应力-应变响应、孔洞演化有非常重要的影响.因此,表征孔洞附近的变形对研究镁合金的冲击响应具有重要意义.Li 等[37]采用分子动力学方法研究了纳米多孔镁的冲击响应,发现当冲击波越过孔洞后,剪切应力在孔洞表面纬度为60°和120°时达到最大值,观察到位错形核主要分布在孔洞表面的这两个纬度处,并从连续介质力学的角度解释这种现象与镁的基面滑移密切相关.此外,Xiang 等[35]观察到纳米多孔铝中位错形核位置主要集中在球形孔洞表面赤道的低纬度区域,并结合应力波理论解释了位错形核的分布.Tian 等[36]发现铝中孔洞附近位错形核位置与冲击晶向密切相关.此外,Zeng 等[40]通过实验观察了镁中孔洞扩展和晶体破坏过程.发现孔洞附近的变形机制是一个复杂的过程.孔洞周围的位错发射以及孔洞与微孔洞的结合导致了孔洞的快速增长,最终导致材料发生破坏.这说明孔洞周围的局部变形对材料的力学响应和整体破坏有非常重要的影响,研究孔洞附近的缺陷演化机制对了解镁合金的抗冲击性能十分必要.

本文采用分子动力学方法对含有圆柱形孔洞的Mg-3Al-1Zn 合金进行了冲击加载模拟.讨论了冲击晶向对孔洞附近激活滑移系的影响,冲击波在孔洞边界处的反射细节及其对孔洞附近位错激活、演化及孔洞坍缩行为的影响.并基于应力波理论和孔洞周围应力场分析对微观缺陷演化行为进行了进一步的讨论.

1 模型与模拟方法

本文以含孔Mg-3Al-1Zn 合金为研究对象,建立了如图1 所示的原子尺度模型.首先,建立一个单晶Mg 模型,然后将部分Mg 原子随机替换为Al 原子和Zn 原子,直到Al 和Zn 的质量分数分别达到3%和1%,再通过删除原子的方式形成一个半径为5 nm的纳米孔洞.如图1 所示,取 [0001] 和两种不同冲击晶向.当沿着 [0001] 方向加载时,X,Y和Z轴的晶向分别为 [0001]、当沿方向加载时,X,Y和Z轴的晶向分别为[0001]和方向.在确立模型尺寸前,分别对不同尺寸的模型进行了初步的冲击加载模拟,重点考虑了Z轴方向尺寸的影响.研究发现,其中尺寸为120 nm ×10 nm×20 nm 和120 nm×10 nm×30 nm 的两组模型中孔洞附近的位错行为十分相似,因此结合计算资源考虑,选取了模型尺寸为120 nm×10 nm ×20 nm 来进行分析,原子总数约为103 万个.模型在冲击方向(X轴)采用自由边界条件,Y轴和Z轴均采用周期边界条件.模拟中采用Dickel 等[41]开发的Mg-Al-Zn 合金的修正型嵌入原子势(MEAM)来描述原子之间的相互作用.如表1 所示,该原子势在弹性模量和结合能方面与密度泛函理论的预测结果[42–44]和实验测试结果[45]吻合较好.

图1 含有圆柱形孔洞的Mg-3Al-1Zn 模型图(单位: nm)Fig.1 The MD model of Mg-3Al-1Zn alloy with cylindrical nano-void in the simulations (unit: nm)

表1 Dickel 等提出的MEAM 作用势[41]所预测的结合能(Ecoh)和弹性模量(E)Table 1 Cohesive energy (Ecoh) and Elastic modulus (E) from Dickel’s MEAM potential[41]

采用LAMMPS 软件[46]实现冲击模拟.进行冲击加载之前,首先采用共轭梯度法对三个方向均为周期边界的含孔Mg-3Al-1Zn 模型进行初始弛豫,得到稳定的构型.然后在等温等压(NPT 系综)[47]下充分弛豫80 ps 以达到平衡状态,该弛豫过程中温度保持在300 K,时间步长为1 fs.冲击过程中,采用微正则系综(NVE).本文采用活塞法产生冲击波[16],选取模型在X方向的前1 nm 作为活塞,并赋予活塞区域的原子一个恒定的冲击速度(Up=1100 m/s),使其在材料内部产生一个沿X方向的恒定压缩应力波.为了更加清晰地探究冲击波在样品中的传播细节,在对模拟结果进行分析时,采用切片分析的方法[48],即将样品沿X方向分为多个细小切片,每个切片的厚度为一个晶格长度.采用统计平均的方法计算每个切片的局部宏观力学响应,例如密度,应力,粒子速度和温度.为了识别变形过程中的结构缺陷和局部结构类型,通过局部晶序法(common neighbor analysis,CNA)[49]将颜色分配给原子,并采用OVITO 软件[50]进行可视化.

2 计算结果与讨论

2.1 孔洞附近位错形核及发展

冲击加载过程中的应力分布可以反应冲击波特性及微观组织变化.图2 所示为冲击波到达孔洞前(7 ps)、到达孔洞时(9 ps)和穿过孔洞后(11 ps)三个不同时间点含有圆柱形孔洞的Mg-3Al-1Zn 模型的应力分布曲线.在分子动力学模拟中常常采用维里(Virial)应力来求解原子的应力,一般计算会得到原子的6 个应力分量(σxx,σyy,σzz,σxy,σxz,σyz).图2 为采用维里定律求解出的体系中对应切片区域的应力,即对该区域所有原子的单原子应力值求和,再除以这个区域的体积.其中冲击应力为对应区域在X方向的正应力,剪切应力可表示为

其中Pxx,Pyy和Pzz分别表示该区域在X,Y和Z方向的平均应力.从图2 可以看出,沿 [0001] 晶向冲击时,冲击波到达孔洞之前的冲击响应不受孔洞影响,为一个典型的双波(弹-塑)结构.在9 ps 时,冲击波到达孔洞的左侧,由于孔洞自由表面的反射作用导致孔洞附近的冲击应力减小.此外,对比7 ps,9 ps和11 ps 时冲击应力峰值,发现逐渐减小,说明孔洞吸收冲击波能量.由图2(b)所示,剪切应力分布曲线展示了最小剪切应力值在孔洞中心附近,孔洞边界处剪切应力较大,这是因为圆柱形孔洞的轴线与这些区域内的任何点形成的表面之间存在夹角,导致这种冲击方向有利于孔洞周围发生剪切变形.孔洞周围的剪切变形和孔洞附近的位错行为密切相关,因此本文进一步分析了孔洞附近的位错形核及发展过程.

图2 不同冲击时间下含有圆柱形孔洞的Mg-3Al-1Zn模型的应力分布曲线Fig.2 The stress distribution of the Mg-3Al-1Zn alloy with cylindrical void at different shock time

图3 为沿着 [0001] 晶向冲击时,Mg-3Al-1Zn 模型在9 ps,10 ps 和11 ps 时孔洞附近的微观缺陷分析图.采用位错提取算法(DXA)[51]进行位错结构分析,并对缺陷附近原子进行着色.图中粉色表示孔洞边界,蓝色表示基面位错,红色表示其他类型的缺陷.如图3(a)所示,当冲击波到达孔洞表面时,孔洞左侧(受冲击一侧)的上下区域分别出现基面不全位错,伯氏矢量为时冲击波越过孔洞到达孔洞右侧,观察到孔洞右侧也出现了基面位错,且孔洞附近的基面位错沿着柱面呈上下对称,如图3(b)所示.11 ps 时,孔洞周围形成上下近似对称的变形区,导致孔洞形状改变.图4 为图3(b)和图3(c)中黑色虚线框所标识区域的局部放大图.通过对图4 进行进一步的分析,发现孔洞附近发生了晶格转向.图4 中采用CNA 值对原子进行着色,浅蓝色为HCP 结构原子,深蓝色为FCC 结构原子,红色为其他类型原子.如图4(a)所示,冲击波作用下孔洞附近的基面晶格发生转向,与冲击前的基面呈21°左右的夹角.随着冲击加载进一步进行,孔洞附近上下区域的基面晶格均发生转向,且偏转区域不断扩大,最终在孔洞附近形成一个大角度晶界,如图4(b)所示.值得注意的是: 以往对金属镁的静态加载研究表明[52],当施加垂直于基面的荷载时(即加载方向为[0001]),锥面位错首先被激活,在高应变下基面位错才被激活.而在本研究的冲击载荷下,当沿着[0001]晶向进行冲击模拟时,孔洞附近首先出现局部晶格转向,基面发生偏转,因此基面位错优先被激活.这说明镁合金在冲击载荷下的位错激活与静态加载存在不同.

图3 沿 [0001] 晶向的冲击压缩下,Mg-3Al-1Zn 模型孔洞附近微观缺陷图Fig.3 Microstructure evolution near the void in Mg-3Al-1Zn under [0001] shock

图4 孔洞附近的原子尺度微观结构图Fig.4 Snapshots showing microstructure near the void

由于镁合金在静态加载时的变形机制强烈依赖于晶体取向[53],因此有必要研究晶体取向对孔洞附近塑性变形机制的影响.图5 所示为沿晶向冲击下孔洞附近的微观缺陷分析图,图中粉色表示孔洞边界,蓝色表示基面位错,绿色表示柱面位错,红色表示其他类型的缺陷.冲击波在第10 ps 时到达孔洞表面,孔洞左侧的上下区域分别出现柱面不全位错,伯氏矢量为模型上下边界还有少量基面位错.在11 ps 时,孔洞附近的基面位错越来越多,如图5(b)所示.随着冲击加载,在12 ps 时,孔洞周围产生大量基面不全位错,还伴随基面/柱面转化(B/P 转向)和B/P 界面的形成及迁移,如图5(c)所示.图6 展示了B/P 界面的原子尺度微观图,为了清晰看到B/P 界面两侧的原子排布,给出了两种视角下的原子尺度微观结构图(X-Z和X-Y),X-Y视角中黄色虚线表示基面原子排布方向.相比单晶镁沿[100]晶向的静态压缩模拟,上述结果表明冲击波作用下Mg-3Al-1Zn合金的变形机制与静态压缩存在一定程度上的差异.Liu 等[54]发现沿 [100] 晶向进行静态压缩时,首先会形成大量的晶格紊乱点,为位错以及 {102} 孪晶的产生提供形核点,{ 102} 孪晶生长导致晶向发生旋转,进而原模型的变形转变为沿c轴方向的压缩变形,主要机制是孪晶生长现象.而在冲击载荷下,除孔洞附近会产生初始柱面位错外,还伴随着B/P界面和大量基面位错形核及运动.

图5 沿 [100] 晶向的冲击压缩下,Mg-3Al-1Zn 模型孔洞附近微观缺陷图Fig.5 Microstructure evolution near the void in Mg-3Al-1Zn under [100] shock

图6 B/P 界面的的原子尺度微观结构图(t=12 ps)Fig.6 Snapshots showing microstructure of B/P interface (t=12 ps)

综上,冲击晶向对孔洞附近位错的激活有显著影响.对于 [0001] 晶向的冲击,孔洞附近基面位错优先形核,而 [100] 晶向下柱面位错优先形核,且上述两种晶向下的冲击响应机制均与静态加载结果有所不同.对于孔洞附近出现的局部晶格转向现象,下面将基于应力波理论进一步讨论冲击波对孔洞附近位错形核的影响.

2.2 基于应力波理论的孔洞附近位错形核分析

图7 为应力波理论中弹性平面波斜入射到自由表面的示意图及所预测的反射系数与入射角的关系.如图7(a)所示,当平行的入射冲击波到达圆形孔洞边界时,除了与孔洞圆心水平的冲击位置以外(α1=0°),其余入射波到达孔洞表面的所有点都是倾斜的(α1=0°～90°).根据应力波理论[55],平面波(P1)的斜入射会同时引起反射无旋波(P2)和反射等容波(SV2),也称为反射纵波和反射剪切波[48].根据光学中的斯涅尔定律[55],反射角和入射角有如下关系

图7 弹性平面波斜入射到自由表面的示意图及反射系数(δshear)与入射角(α1)的关系Fig.7 Reflection of an irrotational plane wave obliquely incident at a free surface and the predicted result relation between the shear reflection coefficient (δshear) and the incident angle (α1)

式中,α1,α2和β2分别为入射角,无旋波(P2)的反射角和等容波(SV2)反射角,式中ν为材料的泊松比.

孔洞表面的位错形核与SV2的振幅直接相关.SV2的振幅与反射系数成正比[35,55],因此SV2的反射系数对于理解位错形核特征是至关重要的.反射系数的表达式如下[55]

可见SV2的反射系数(δshear)只由入射角(α1)和泊松比(ν)决定,Mg-3Al-1Zn 的泊松比为0.35[56],入射角取 α1=0°～90°,可以得到δshear与 α1之间的关系,由于冲击波越过孔洞的时间很短,冲击波的前沿几乎同时到达孔洞表面的不同位置,可以合理地假设位错会在反射系数 δshear最大时的入射角处形核[55].

如图7(b) 所示,SV2的反射系数 δshear在α1为48°时达到最大值1.005.也就是说,基于应力波理论的预测为: 在入射角为48°的孔洞表面处,位错优先形核.位错的形核由剪切应力引起,将 α1=48°代入式(3)计算得到的SV2的反射角 β2为20.91°.

图8 展示了沿着 [0001] 和[ 101¯0] 晶向进行冲击加载时,孔洞附近原子尺度微观结构图.如图8(a)所示,基面位错在入射角约为47°的孔洞表面处形核,基面位错的滑移面与入射点与孔洞圆心所在直线的夹角约为22°,这与基于应力波理论的预测值(α1=48°,β2=20.91°)非常接近.说明孔洞附近的位错形核出现在SV2反射系数最大的入射角(α1=48°)附近,形核后位错的滑移方向与SV2方向几乎一致.因此,当沿着 [0001] 晶向进行冲击时,虽然基面位错与冲击方向呈90°不易被激活,但是SV2导致晶格发生局部转向,再加上基面滑移相较于其他滑移系启动的临界应力较低,所以基面位错优先形核.同样地,对于沿 [101¯0] 晶向进行冲击加载时,孔洞附近原子尺度微观结构图(图8(b)) 表明,孔洞附近位错形核出现在入射角为48°的孔洞边界处,位错滑移面与入射方向约为21°,也与基于应力波理论的预测结果接近.

图8 沿(a) [0001] 和(b) [100] 晶向冲击时,孔洞附近位错形核位置示意图(t=10 ps)Fig.8 The snapshots of dislocation nucleation near void under(a) [0001] and (b) [100] orientation (t=10 ps)

2.3 孔洞周围的应力场对位错分布的影响

当冲击波越过孔洞,孔洞附近的应力场可以用双轴静态压缩问题近似表示[57],如图9 所示.由于只有沿滑移方向的剪应力有助于位错的形核和发射,因此定义θ为滑移面和加载方向之间的夹角,解析剪应力可以表示为

图9 均匀双轴压缩载荷下无限介质中无应力孔的二维示意图Fig.9 A two dimensional representation of a stress-free void in infinite medium under uniform biaxial far-field compression

上式中,TX为远场应力,α 为入射角,k为双轴加载比,与材料的弹性常数有关,且k=c13/c33.

根据3.1 节的分析,沿 [0001] 晶向进行冲击时,SV2诱发基面晶格发生转向,基面位错形核.此时基面与冲击方向的夹角为69°(如图8(a)所示),即θ=69°.图10 展示了两种冲击晶向下,τθ/TX在滑移面上与入射角的关系曲线.如图10(a)所示,沿[0001]晶向冲击,τθ/TX在 α=47°和 α =109°处达到最大值.图10 为沿 [0001] 和 [101¯0] 晶向冲击时,孔洞附近位错分布的微观结构图.如图11(a)所示的微观缺陷图中,孔洞附近的位错主要分布在 α =29°～61°和 α =100°～135°的区域,与孔洞周围剪应力沿滑移面的分布结果基本一致.

图10 不同冲击晶向下,在滑移面上 τθ/TX 与入射角的关系曲线Fig.10 The relation between the value of τθ/TX and the incident angle(α) on the slip plane

图11 沿晶向冲击时,孔洞附近位错分布图Fig.11 The distribution of dislocation nucleation near void under orientation

综上,对于沿着 [0001] 晶向的冲击加载,孔洞附近形核的位错主要分布在 α=29°～61°和 α=100°～135°两个区域;对于 [100] 晶向的冲击加载,孔洞附近的位错分布在 α=42°～72°和 α=99°～121°的两个区域.通过分析孔洞周围剪应力在滑移面上随入射角的变化来解释两种冲击晶向下孔洞表面形核位错的分布,本文的模拟结果与孔洞周围应力场的分析结果基本一致,两种结果的微小偏差主要受到发生局部转向的晶格层数的影响.

随着越来越多的位错出现在孔洞附近,在冲击载荷作用下,孔洞周围发生塑性变形,孔洞周围的完整晶体结构遭到破坏导致原子处于紊乱状态,最终原子紊乱区域的塑性变形导致孔洞发生坍缩.

图12 展示了 [0001] 晶向冲击载荷作用下,孔洞附近在t=10 ps 时刻下的原子尺度变形行为和相应的剪切应力分布图.图12(b)和图13(b)中的剪切应力图是通过图2 所采用的维里定理对孔洞附近区域的每个原子求维里应力,再通过剪切应力公式计算得到单个原子的剪切应力值进行绘制.可以看到原子紊乱出现在入射角约为64°的孔洞边界处,紊乱区所在的面(黄色虚线标识)与基面夹角约为56°,为π1 锥面上的变形.通过图13(b)展示的剪切应力分布云图可以看到,原子紊乱发生在剪切应力最大的区域,剪切应力约为8 GPa.应力波理论中的无旋波(P2)反射系数的表达式为[55]

图12 沿 [0001] 晶向冲击时,(a)孔洞附近的原子尺度变形行为及(b)相应的剪切应力分布图 (t=10 ps)Fig.12 (a) Deformation behavior at the atomic scale and (b) shear stress distribution near the void under [0001] shock (t=10 ps)

图13 沿 [100] 晶向冲击时,(a)孔洞附近的原子尺度变形行为及(b)剪切应力分布图 (t=11 ps)Fig.13 (a) Deformation behavior at the atomic scale and (b) shear stress distribution near the void under [100] shock (t=11 ps)

通过计算得到当 α1为64°时,P2的反射系数δnormal达到最大值.图12(a) 中用黑色实线标识了P2的反射方向,可见该方向与原子紊乱面非常接近.模拟结果与基于应力波理论的预测吻合较好.

图13 展示了沿 [101¯0] 晶向的冲击下,t=11 ps时刻下孔洞附近的原子尺度变形行为和相应的剪切应力分布图.如图13(a)所示,原子紊乱区在入射角为64°的孔洞边界处被激活,紊乱区所在平面与P2的反射方向接近.从图13(b)的剪切应力分布云图可以看出,由原子紊乱导致的塑性变形出现在剪切应力最大的区域,最大剪切应力值约为6 GPa.从定量角度看,本文模拟得到的应力水平较高,这是因为采用分子动力学所建立的模型为理想模型,而在实际运输、加工过程中的样品会含有一些初始缺陷(例如杂质、裂纹等),这些初始缺陷会导致实际应力值低于模拟中的理想模型的应力值.综上,对于含有孔洞的Mg-3Al-1Zn 合金,在冲击载荷作用下,孔洞附近由晶体结构破坏导致的塑性变形会在剪切应力最大的区域产生,原子紊乱区与P2的反射方向基本一致,说明孔洞附近与坍缩相关的变形行为受P2影响较大.最终,发生晶体结构破坏的原子紊乱区域越来越大,导致孔洞发生坍缩而闭合,图14 所示为沿着 [0001] 和 [100] 晶向冲击下孔洞发生坍缩至闭合的过程图.

图14 沿晶向冲击时,孔洞坍缩过程Fig.14 The void collapse process under shock

3 结论

本文采用分子动力学方法研究了含初始孔洞的Mg-3Al-1Zn 合金在冲击载荷作用下的变形过程.讨论了孔洞表面位错形核及演化行为和孔洞坍缩机制,并基于应力波理论和应力场分布情况进行了进一步的讨论.当沿着 [0001] 晶向冲击时,基面位错在孔洞表面优先形核,反射等容波(SV2)导致孔洞附近的基面位错分别沿着与之前21°的夹角方向滑移,最终形成一个大角度晶界;通过对孔洞周围的应力场分析发现位错分布在孔洞周围最大剪切应力对应的入射角区域;最终孔洞附近的塑性变形出现在剪切应力最大的区域,且引起塑性变形的原子紊乱面与反射无旋波(P2)反射方向几乎一致.对于[100]晶向的冲击,当冲击波刚到达孔洞表面时,孔洞附近的变形最初由柱面位错主导;当应力波越过孔洞,孔洞附近的基面位错主要集中在剪应力最大时的入射角区域;此外,与孔洞坍缩有关的塑性变形行为受P2影响较大.最终孔洞附近的位错行为和原子紊乱共同作用导致孔洞发生坍缩至闭合.