BaCO3和TiO2粉末混合物冲击压缩性和BaTiO3冲击合成的实验研究

 利用高能炸药爆轰驱动冲击波、狭缝扫描闪光隙高速照相技术和阻抗匹配解原理，在10~100 GPa压力范围内，测量了BaCO₃和TiO₂粉末混合物的冲击绝热数据。同时，利用轴对称柱面和平面爆轰装置，进行了该混合物样品的冲击后回收实验和回收样品的X射线衍射分析，考察BaTiO₃的冲击合成。测量出的冲击绝热数据，以冲击波压力和比容平面上的结果为例，在约30和45 GPa两个压力值时，比容发生明显跃变。冲击绝热数据与回收样品X射线衍射分析结果相结合，判断出，这两个跃变分别对应于TiO₂从锐钛矿相转变到高压β-TiO₂相，BaCO₃与TiO₂开始急剧化学反应合成出BaTiO₃并放出CO₂。此外，在压力为10 GPa左右作回收实验，其回收样品的X射线衍射分析表明TiO₂由锐钛矿相完全转变为金红石相。     

重水的冲击压缩性

 用二级轻气炮作为加载装置，测量了重水（D₂O）的冲击压缩线，压力范围为10~43 GPa。用轴对称式电磁感应探头测量冲击波速度，测量精度约1.2%~1.5%。用电探针测量飞片速度，其精度约0.5%。用对比法原理进行测量，标准样品材料为无氧铜。实验发现，重水的冲击波速度随粒子速度变化呈斜率不同的两段直线关系，两线连结处出现拐折。分析认为，这一现象可能由液体D₂O分子在冲击波作用下的离解过程引起。     

氟化锂和蓝宝石单晶冲击消光及其对辐射测温的影响

采用冲击波压缩原位光源技术结合时间分辨多波长高温计测量,研究了氟化锂和蓝宝石单晶样品的冲击消光现象,实验压力范围50~183GPa,中心波长覆盖254~800nm。结果表明,氟化锂单晶样品在实验压力下透过率变化不大,对界面温度的拟合值影响不明显,只是使表观发射率略有下降;当压力低于90GPa时,蓝宝石的消光情况同氟化锂接近,对界面温度的拟合影响也不明显;而当压力高于99GPa时,蓝宝石呈现明显的消光衰减现象,实验测定的消光系数随压力增加而增加,与波长间呈反比关系,与文献报道250GPa高压消光特性一致。研究还发现,蓝宝石窗高压消光行为对界面温度的测量存在较大的影响,使得拟合温度明显偏低。本文研究对发展非透明材料冲击测温技术具有一定的参考价值。     

碳水混合物冲击压缩特性研究

 利用二级轻气炮加载技术研究了碳水混合物的冲击压缩特性。研究发现：冲击压力p低于19.0 GPa时，石墨与水混合物冲击压缩特性明显不同于金刚石与水混合物的冲击压缩；p大于23.0 GPa后，它们的特性十分接近，这说明有较多的石墨转变为金刚石；当p为52.9 GPa时石墨与水混合物的冲击压缩特性出现明显偏离，这和高压下碳水混合物产生气体成份有关。     

氟化锂和蓝宝石单晶冲击消光及其对辐射测温的影响

采用冲击波压缩原位光源技术结合时间分辨多波长高温计测量,研究了氟化锂和蓝宝石单晶样品的冲击消光现象,实验压力范围50～183了GPa,中心波长覆盖254～800 nm.结果表明,氟化锂单晶样品在实验压力下透过率变化不大,对界面温度的拟合值影响不明显,只是使表观发射率略有下降;当压力低于90GPa时,蓝宝石的消光情况同氟化锂接近,对界面温度的拟合影响也不明显;而当压力高于99 GPa时,蓝宝石呈现明显的消光衰减现象,实验测定的消光系数随压力增加而增加,与波长间呈反比关系,与文献报道250 0Pa高压消光特性一致.研究还发现,蓝宝石窗高压消光行为对界面温度的测量存在较大的影响,使得拟合温度明显偏低.本文研究对发展非透明材料冲击测温技术具有一定的参考价值.     

孔隙率对铌硅粉末混合物冲击反应的影响

借助二级轻气炮加载平台和飞片撞击技术,在高冲击速度下实现不同初始孔隙率铌硅粉末混合物的冲击回收。对回收产物进行表征分析并探讨高冲击速度下孔隙率对铌硅粉末冲击化学反应的影响,实验结果表明:低孔隙率(10%)铌硅粉末混合物几乎不发生反应;20%孔隙率铌硅粉末发生不完全化学反应并生成了NbSi2;高孔隙率(35%)样品在相同冲击速度(飞片速度约为2.35 km/s)下发生完全反应获得单组分Nb5Si3。在高孔隙率的粉末混合物中,孔隙崩塌产生的高温是导致铌硅粉末反应物发生完全反应的主要原因。     

分子动力学方法在金属材料动态响应研究中的应用

随着计算机技术和实验诊断技术的发展,分子动力学(MD)方法在冲击动力学领域发挥着越来越重要的作用。从MD方法的基本原理出发,介绍了积分算法、相互作用势、常用的数据处理方法,系统梳理了MD方法在冲击加载下金属材料的塑性变形、相变、动态损伤断裂(层裂)等研究的应用。其中:在冲击塑性方面,主要阐述单晶、双晶和多晶体系中的塑性变形机理,以及变形过程与微结构等的联系;在冲击相变方面,主要以金属铁为例,介绍耦合冲击相变与冲击塑性的MD计算模拟工作;在动态损伤断裂方面,主要阐述冲击加载下金属材料中孔洞动态演化及贯通、激光加载下材料的动态响应等工作。最后,对MD方法的未来应用进行了展望,以期为相关领域的研究提供参考。     

含电子影响的冲击温度计算

 在原有的冲击温度计算方法的基础上提出了一种新的计算方法，它既考虑了电子对冲击温度的影响，也有效的回避了物质零温物态方程计算的困难。通过对金属铝和铜的计算，结果与实验数据吻合得很好，所给出的铝和铜的冲击熔化点分别为（125.5 GPa，4 705 K）和（231 GPa，5 369 K），与目前铝和铜的冲击熔化点的实验数据吻合得非常好。     

自由电子气冲击压缩特性的理论计算

用自由电子气模型对自由电子气(费米能为5 eV)的冲击压缩雨贡纽曲线、冲击温度进行了数值计算.冲击压力、内能和冲击温度被计算为压缩度的函数.计算结果表明,自由电子气(费米能为5eV)的冲击压缩极限近似为初始密度的4倍.     

激光脉冲参数对冲击点火的影响

针对激光脉冲参数对冲击点火的影响进行理论分析和数值模拟.首先从冲击波的产生和碰撞过程出发,理论分析冲击脉冲峰值功率、脉宽和上升沿时间对点火的影响;然后通过数值模拟,以点火时间窗口作为评价标准,验证理论分析结果.研究表明:冲击脉冲峰值功率是点火成败的关键因素之一,脉冲宽度则需达到百皮秒以提供足够的点火能量,上升沿时间在小于600 ps的情况下不会对点火造成明显影响. 关键词： 冲击点火 激光冲击脉冲 点火时间窗口     

冲击波作用下CHBr3/NaCl界面热弛豫特性研究

非透明材料冲击温度测量是通过对界面光辐射历史的观察实现的 ,因此对界面光辐射历史的研究是非透明材料冲击温度测量的基础。但由于冲击阻抗的失配导致界面上出现波的反射而引起温度的变化与界面热流动产生的温度变化交杂在一起 ,以及过程的瞬时性 ,使得对这一过程的实验研究显得非常困难。设计了一种界面波阻抗近似相同的特殊实验装置 ,用光辐射测量技术研究了在冲击压缩下CHBr3/NaCl界面的热弛豫过程。实验结果和理论分析表明CHBr3/NaCl界面的热弛豫时间在纳秒量级 ,与Grover等人的理论预估一致。     

一种高密度玻璃的多形性高压相变和物态方程研究

在二级轻气炮上用无氧铜飞片直接撞击重玻璃平板样品(密度为4.817 g/cm³,材料牌号:ZF6)开展了冲击压缩实验研究,压力范围为52.1—167.8 GPa,并采用多通道瞬态辐射高温计和光分析技术测量了其雨贡纽线、高压声速和冲击波温度等动态特性.实验结果显示,上述性质在三个不同压力区间出现不连续性变化,表明冲击压缩下该样品材料存在多形性高压相变,相变起始压力分别为23,78和120 GPa.实测声速先是随冲击压力的增高而增加,并在78 GPa附近出现急剧下降,之后又随压力增长,并在120 GPa之后下降到体波声速,表明材料进入高压熔化相.温度数据同样在78和120 GPa处出现明显的不连续变化,并在120 GPa之后变化趋于平缓与计算的Lindeman熔化线相符,进一步印证了上述相变行为.实测雨贡纽数据与LASL数据库中的重玻璃数据相符,结果显示除23 GPa附近有一明显的突变外,高压区数据几近线性变化,表明重玻璃的两个高压相变均为二级相变.本文报道的重玻璃材料高压物性数据和序列相变认识对于发展反向加载技术、提高材料声速测量精度和适用压力范围具有实用价值. 关键词： 重玻璃 冲击温度 卸载声速 冲击相变     

冲击压缩下金属/窗口界面热弛豫过程的热阻模型研究

 研究了金属/窗口界面在冲击压缩下的热弛豫过程。从热阻模型出发，给出了弛豫时间常数与界面热阻以及材料热输运系数之间的函数关系。讨论了本文模型与Grover和Urtiew模型之间的关系。对两种不同的实验记录图像进行了解释，对产生界面热阻的原因进行了初步分析。     

偏流板距离对亚声速射流冲击宽频噪声特性的影响

通过全消声室实验研究了不同冲击距离(L)下亚声速射流宽频噪声特性。利用远场传声器获得L=30D～2D (D为喷口直径)的噪声数据,并详细分析了频谱特性。试验结果表明,减小冲击距离:(1)上游所有频段的噪声都明显上升,极角α=120°总声压级(OASPL)在L <10D时增加了10～17 dB;(2)下游α=30°的噪声能量向低频转移,且频谱在L <10D时变化不明显;(3)偏流板产生噪声的中、高频段对边线影响较小, α=90°的频谱迅速衰减,在L <10D时形成陡峭的峰值。研究证实在噪声最强的方向(α=120°),随冲击距离的减小偏流板贡献的噪声功率占比呈线性增加。冲击距离小于势流核时,偏流板贡献大部分噪声能量, L=7D～5D时占比超过80%。另外射流冲击产生的噪声指向性明显,冲击噪声和后缘分离噪声在不同方向取得主导地位,相应频谱分别在上游和下游呈现高频主导和低频占优的特性。     

2024铝合金激光多次冲击诱导残余应力状态分布规律

采用高功率激光器多次冲击2024铝合金,用X射线衍射技术分析了冲击区域的残余应力,研究了冲击残余应力状态分布规律,并用其评价激光冲击强化效果。研究表明,随着冲击次数增加,塑变量及塑性应变梯度逐渐减小,测点是双向压应力状态,而4次冲击时,塑性应变梯度增大,光斑中心是单向压应力状态,其他点是双向压应力状态。当激光功率密度为2.8 GW/cm2时,3次冲击强化效果最佳,材料是二向压应力状态,残余最大主应力及应力强度的均值最大,方差最小,分布基本均匀,塑性应变梯度较小。     

变压器油圆形冲击射流在较高Re数下恢复效应的实验研究

本文以变压器油为工质,系统地研究了圆形冲击射流在自由和浸没情况下的恢复效应。Re数范围为528～2590,喷嘴出口到壁面无量纲距离Z/D范围为2～20。得到自由和浸没冲击射流恢复系数的径向分布。发现随Re数的增加,在 Re＊处,恢复系数有一突降;在较高Re数下,恢复系数随Z/D的增大而减小;相同Re和Z/D时,自由射流的恢复系数大于浸没射流恢复系数。并对这些现象的形成机理进行了分析。     

飞秒激光烧蚀固体靶的冲击压强

在明确飞秒激光与物质相互作用过程中冲击压强和冲击温度概念的基础上, 讨论了飞秒激光烧蚀铝、铜、硅三种固体靶过程中的冲击压强与其他物理量的关系, 利用飞秒激光烧蚀固体靶的时间分辨泵浦探测阴影图提取了冲击压强的绝对值. 此项研究结果对飞秒激光安全加工含能材料以及飞秒激光推进技术有重要意义. 关键词： 飞秒激光 含能材料 冲击压强 冲击温度     

PZT 95/5铁电陶瓷的冲击压缩Hugoniot特性研究

 采用一级气体炮加载装置,利用加窗VISAR技术,对极化和未极化两种状态的PZT 95/5铁电陶瓷进行了逆向冲击实验,在0.52~3.8 GPa冲击压力范围内,得到了PZT 95/5铁电陶瓷两种状态的σ-u关系。对比文献已有实验数据显示,PZT 95/5铁电陶瓷的Hugoniot曲线与初始密度值密切相关,高密度的PZT 95/5铁电陶瓷在0~3.0 GPa压力范围内的σ-u关系接近线弹性,较低压力下不同极化状态的Hugoniot数据表明,PZT 95/5铁电陶瓷发生了冲击相变。     

液态CO_2冲击产物的发射光谱研究

利用二级轻气炮和ＯＭＡ－Ⅲ光学系统，研究液态ＣＯ２在冲击波作用下的发射光谱。实验结果表明：当液态ＣＯ２被冲击到３４ＧＰａ以上时，出现ＣＯ、Ｏ、Ｏ２、Ｃ２等冲击产物；当冲击压为４６ＧＰａ时，Ｏ＋辐射显著