具有双相组织结构(FCC奥氏体相和B2型金属间化合物FeAl相)的超细晶(Ultra-fine grain, UFG)高比强度钢(High Specific Strength Steel, HSSS)在准静态条件下表现出优异的比强度(强度/密度)塑性匹配，其应变硬化机理包括背应力硬化和林位错硬化。本文主要研究高比强度钢的应变率效应、超塑性行为、层裂行为及其相对应的微观机理。

1)本文首先研究了双相高比强度钢拉伸行为的应变率效应。在0.0006-56 /s的应变率范围内，随着应变率的升高，屈服强度，抗拉强度和拉伸韧性均增大，这使得高比强度钢有望成为汽车工业中吸能器的理想候补材料，因为汽车碰撞时的应变率经常发生在中等应变率。由于两相间的载荷传递和应变分配，背应力硬化对高比强度钢起着重要作用，应变率越高，软相奥氏体晶粒的应变分配越大，起到了延缓变形失稳的作用。在所有应变率条件下，奥氏体晶粒内均观察到变形孪晶，变形孪晶有利于均匀拉伸变形。B2相在越高的应变率下越不容易变形，从而导致B2粒子越容易脆性断裂，在最终断裂面上的韧窝尺寸越小和相界面密度越高。因此，在越高的应变率下进行实验，最终的断裂过程需要消耗的能量越多，从而导致拉伸韧性越大。

2)本文在873-973 K的温度范围内和10^-4-10^-1 /s的应变率范围内研究超细晶双相高比强度钢的超塑性行为。高比强度钢表现出了优异的超塑性性能。在973 K的温度和10^-3 /s的应变率条件下进行不同应变的中断实验并通过微结构观察表明了变形机制可以分为两个阶段。在第一阶段(应变范围为0-400%)，超塑性流变归因于奥氏体相转变为B2相的扩散相变协调晶界滑动。然而晶内的位错激活是第二阶段(应变范围为400-629%)的主要变形机制，这是由于扩散颈缩导致了真实应变率增高。在高温拉伸变形过程中，两相晶粒尺寸相对稳定并始终保持在亚微米级，有利于超塑性流变。

3)本文进行了一系列平板撞击实验研究了冲击应力和微结构对高比强度钢冲击和层裂行为的影响。高比强度钢在屈服强度上表现出了很强的正应变率敏感性。当冲击应力增大到6 GPa时，层裂强度显著下降，然后随着冲击应力的进一步增大，层裂强度趋于平稳。这一趋势被认为归因于初始冲击压缩波在高比强度钢靶板内部传播时造成的累积损伤。在层裂过程中，可以明显观察到微裂纹在奥氏体相和B2相界面上形核并沿着相界面或者剪断穿过B2相传播。结果表明，雨贡纽弹性极限(Hugoniot Elastic Limit, HEL)以及层裂强度与微结构密切相关。孔洞形核位置的密度越低，层裂强度越大，说明层裂强度应该是与微结构参数相界面密度相关的一个力学性能。研究结果也发现高比强度钢的屈服强度和层裂强度呈倒置关系。因此，目前的研究结果可以通过调整微结构为获得一个最佳的力学性能匹配从而实现抗撞击结构应用提供依据。