高玉魁，陶雪菲

（1. 同济大学材料科学与工程学院，上海 201804；2. 上海市金属功能材料开发应用重点实验室，上海 201804；3. 同济大学航空航天与力学学院，上海 200092）

铝合金、钛合金、钢、高温合金等金属材料以其较高的比强度和比模量广泛应用于汽车、船舶、航空航天等领域，以满足结构的轻量化要求。金属构件在使用过程中经常需要经受各种严苛的服役条件，因而对其力学性能也提出了较高的要求[1-2]。影响金属材料力学性能的因素可以分为外因和内因两方面，外因主要包括：应变率、温度等；内因主要包括：材料化学成分、层错能、微观组织结构等，如图1 所示[3]。

在众多影响因素中，大量的研究结果表明，变形过程中的应变率对金属材料的力学性能、失效方式和组织结构演化都会起到至关重要的影响[4-6]，具体分类如图2 所示[7]。现有关于铝合金、钛合金、钢和高温合金等金属材料在各种高速冲击表面处理后力学性能的研究比较丰富，但关于金属材料微观组织结构随变形过程中应变率的演化规律，以及应变率对材料变形机制影响方面的研究还不够深入。

图1 材料性能的影响因素示意图[3]Fig.1 Schematic diagram of the influencing factors of mechanical properties[3]

图2 根据应变率的加载模式分类[7]Fig.2 Classifications of loads with reference to strain rate[7]

微观组织决定材料力学性能，力学性能又是各类微观组织演变的宏观体现。本文中将从宏观性能和微观组织相结合的角度出发，综述静力学模型、Johnson-Cook 模型、Zerilli-Armstrong 模型、SG 模型、PTW 模型等常用本构模型的基本定义和适用范围，阐明高速冲击表面处理对金属材料强度和塑性的作用规律。……