强冲击下金属材料的动力学过程及其内在的机理分析一直是冲击物理的前沿，无论是在国家基础工程还是尖端武器研制中都具有重要的意义与价值。结合课题组的相关工作，综述了国内外冲击物理领域对金属材料在强冲击作用下动态损伤和破坏行为及其机理等问题的研究进展，重点讨论了金属材料内部及表界面微观结构对损伤破坏机制的影响，介绍了复杂加载条件下材料行为研究的机遇与挑战，并展望了下一步研究工作的重点。

作为近20年来快速发展的制造技术，增材制造技术能够快速、直接制造形状复杂的零件，在工业领域得到越来越多的应用。在实际应用中，这些增材制造的零部件经常承受高速冲击载荷作用，因此其动态承载能力及破坏失效特征是人们关注的焦点，也给增材制造技术及其产品在国防军事、武器装备等领域的应用带来巨大挑战。首先综述增材制造技术的原理和特点；然后着重介绍在高速冲击等极端情况下增材制造金属零部件的宏/微观力学响应特征，探讨新的制造方法带来的金属材料动态性能的新变化；最后展望增材制造技术及产品在国防军事、武器装备等领域的发展前景。

碳化硅作为重要的陶瓷和半导体材料，在国防军工、航空航天等应用领域和高压物质科学等方面具有重要的应用研究和科学价值。本文对动加载下碳化硅的变形、损伤和破坏等物理力学行为和特性研究进行了梳理，分别从实验研究和计算模拟角度概述了碳化硅在不同加载条件和微结构下的变形与破坏行为研究进展，总结归纳了碳化硅材料动态响应相关研究的若干现存问题，并展望了该领域内几个重要的发展方向，以期为相关群体的研究工作提供有益参考。

鉴于冲击载荷下金属材料的变形损伤具有微结构和加载特征的依赖性，对国内外有关层裂现象的研究进展进行了简要梳理与总结。概述了晶粒尺寸、织构、晶界类型、相界和元素偏析带等结构对金属材料变形损伤的影响，重点阐述了脉冲宽度、应变率和峰值应力等加载特征对金属材料层裂强度的耦合作用，为了解冲击载荷下金属材料微结构、加载特征与变形损伤行为之间的关系提供参考。

高强度金属材料往往塑性/韧性较差，而异构金属的微结构设计能够使得金属在获得高强度的同时具有良好的塑性/韧性。因此，异构金属在准静态、动态载荷下的力学行为成为材料力学/冲击动力学的研究热点。综述了梯度结构、双相结构、多尺度晶粒结构等异构金属的动态力学性能及微结构机理方面的研究进展。相比于均匀材料，异构金属表现出更优越的动态剪切韧性和冲击韧性。由于异构材料微观结构的非均匀性，绝热剪切带的萌生与扩展往往不同于均匀材料。异构金属中的界面或软区能够有效抑制绝热剪切带的萌生及扩展，延缓材料失效。异构材料中，非均匀变形产生的额外加工硬化使得异构金属表现出优异的动态力学性能。

材料温度升高是绝热剪切现象的重要特征，研究绝热剪切中的温升对于深入了解绝热剪切失效的形成机制和演化历程具有重要意义，同时对预测材料和结构的动态失效具有重要的实用价值。一般而言，绝热剪切过程中的温升可以分为3个阶段：均匀变形阶段的温升、剪切局部化引起的温升、剪切带形成后热传导引起绝热剪切带附近的温升。本文从理论计算、数值模拟、实验测量和微观组织演化4个方面对绝热剪切中的温升相关研究进行了综述。通过对已有文献的系统整理和总结，以期为开展后续绝热剪切失效相关研究工作给出一定的启发和参考。

为了了解近等原子比NiTi合金在高压高应变率下的动态变形行为和微结构演化特性及机制，采用实验和分子动力学模拟方法，开展了NiTi冲击压缩和冲击加-卸载拉伸研究。在实验方面，基于大电流脉冲功率CQ-4装置，利用电磁驱动高速飞片，结合动量陷阱和软回收实验技术，开展了冲击压缩与冲击加-卸载拉伸作用下Ni₅₂Ti₄₈合金的动态变形特性研究，借助X射线衍射和电子背散射衍射显微技术，对回收Ni₅₂Ti₄₈合金样品进行微结构特征观察和分析。结果表明，Ni₅₂Ti₄₈在冲击压缩和拉伸下都没有发生马氏体相变，主要变形方式为位错滑移等塑性变形。在分子动力学数值模拟方面，计算结果很好地反映了实验观察到的微结构特征，计算得到的不同初始环境温度和不同冲击速度下Ni₅₂Ti₄₈合金的层裂强度表现出明显的卸载拉伸应变率效应。相关工作加深了对Ni₅₂Ti₄₈合金在高压高应变率下变形行为的理解和认识，为其在极端环境下的安全服役提供了参考。

孪晶变形作为密排六方（HCP）镁金属的重要变形机制，对镁金属的塑性硬化、破坏和织构演变等具有重要影响。影响孪晶变形的因素较多，有取向织构、晶粒尺寸、应变率、温度、晶界和应力状态等。首先重点介绍了前3种因素对镁金属孪晶变形的影响，孪晶的启动不再单一地考虑与取向相关的Schmid定律，需结合与临近晶粒间的应变兼容，晶粒尺寸对孪晶的影响同样可以采用Hall-Petch关系描述，只是关系式的斜率比滑移更大，提高应变率对孪晶成核和成长都有一定的促进作用；然后分析了现有常见的孪晶理论模型，最后展望了孪晶变形在实验和理论模型方面的发展方向。

马氏体相变是一种无扩散位移型一阶相变，会形成针状、表面浮凸等复杂的特征微结构。马氏体相变的特征微结构会显著影响材料的宏观物理力学特性，相关研究具有重要的科学和工程价值。相场模型具有可处理复杂界面演化问题的独特优势，已成为模拟马氏体相变的有力的理论与计算工具。概述了马氏体相变相场模型的研究进展，并分析了相场模型应用于弱马氏体相变和重构型马氏体相变的特点。

铁的$\alpha $↔$\varepsilon$相变是金属高压相变研究领域的经典范例，随着测试技术的进步，其相变机制与动力学研究不断深入，基于激光加载的原位X射线观察结合非平衡分子动力学模拟研究是解决该问题最有效的手段之一。为此，综述了铁在动态载荷下塑性与相变的原子模拟研究进展，综合分析了铁的高压势函数，平面应变加载下晶体的各向异性、冲击强度、应变率、应变梯度、各种初始晶体缺陷等对铁相变机制的影响，以及铁的相变与层裂，同时报道了铁在非平面加载下响应规律研究的最新进展，最后进行了归纳总结和展望。