冲击压缩下氩气辐射特性初步研究

 用二级轻气炮加载方法把平面钨飞片加速到1.78 km/s、2.00 km/s和2.76 km/s,对封装有氩气的铝材料靶盒进行碰撞,由此产生的平面冲击波加热氩气样品。通过光纤传输、六通道瞬态光学高温计和示波器系统记录冲击氩气的高温辐射历史,从而测量出气体中的冲击波速度,并观察出随冲击强度的逐渐增大时氩气发光特性的变化规律：冲击压缩下波后氩气的光辐射强度随时间变化,信号曲线从直线变为指数曲线。在一维冲击波和局域热动平衡假设下,通过简单的理论计算和分析解释了实验现象和相关的辐射机制。     

气炮加载实验中拉曼光谱技术的发展及应用

拉曼光谱技术已经成为静高压实验中诊断物质微观结构的重要手段之一。本文主要综述拉曼光谱技术在动态加载实验中的发展及应用现状。拉曼光谱技术和气炮加载技术相结合,由于采集信号时间短、杂散光强等,其技术难度比较大。迄今,仅有少数几个气炮加载实验室具备冲击拉曼光谱诊断能力。本文首先介绍了气炮加载拉曼光谱技术的发展历程,然后通过对现有文献的分析,总结出当前该技术的瓶颈。最后陈述了拉曼光谱在研究动态加载过程中透明介质微观结构变化方面的优势。     

一种准二维柱面爆炸波加载装置的设计与验证

基于竖直爆轰管和径向Hele-Shaw Cell,设计并搭建了一套准二维柱面爆炸波加载装置,可以实现对Hele-Shaw Cell内部材料界面的径向冲击加载.竖直爆轰管内部的预混气体在底部点燃后,形成向上传播的冲击波,冲击波冲破爆轰管开口与Hele-Shaw Cell底板开孔之间的隔膜后,被Hele-Shaw Cell...     

强激光加载下金属材料微喷诊断实验研究进展

强激光加载下金属材料产生的微喷射现象及其内在的机理分析是冲击压缩科学与工程领域研究的前沿问题,相关研究对于认识材料在极端载荷条件下的动力学行为具有重要意义。近年来国内外科学家们基于各大激光装置开展了大量微喷射诊断实验研究,在喷射物性质、金属界面不稳定性增长以及微喷混合问题等方面取得了一系列重要进展。通过回顾微喷静态和动态诊断实验的研究历程,对微喷诊断实验研究方法的重要应用作了详细介绍,同时对微喷产生的主要作用机制、影响因素以及微喷混合等问题进行回顾、梳理和总结。根据当前国内外微喷诊断实验发展趋势,归纳总结目前微喷诊断实验研究结果中仍存在的不足,并对微喷射实验研究未来发展方向进行展望。     

爆轰产物驱动飞片运动数值模拟

化爆加载装置是研究材料动态响应特性的重要冲击加载装置之一。如果炸药与飞片直接贴附，将难以获得较低的飞片速度，而且飞片中载荷的上升时间较短。为研究材料在冲击压缩低压状态和准等熵压缩条件下的动态响应特性，对利用爆轰产物经过空气隙驱动飞片运动的加载装置进行了二维数值模拟，获得了一些规律性认识。     

平面冲击波高速撞击下Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金的损伤与断裂

 利用二级轻气炮研究了在平面冲击波高速撞击下，Zr₄₁Ti₁₄Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5大块非晶合金的损伤与断裂行为。实验结果表明：在高速冲击压缩下，大块非晶合金断裂面的角度小于通常压缩情况的角度，这是由高速撞击下材料极高的应变速率决定的；极高的应变速率变形和局域绝热剪切加热造成局部熔化；在温度和压力的共同作用下，非晶合金发生晶化现象。     

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     

G. 高速摄影和光子学应用的新发展

本文主要评述高速摄影与光子学在弹道、冲击和爆炸研究方面的应用,并介绍了一些新仪器和新的测试方法。     

液态CO2冲击产生的发射光谱研究

利用二级轻气炮和ＯＭＡ－Ⅲ光学系统，研究液态ＯＣ２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，出现了ＣＯ，Ｏ，Ｏ２，Ｃ２等冲击产物；当冲击压为４６ＧＰａ时，Ｏ＾＋辐射显著。     

一种多孔铁的冲击压缩性

 用二级轻气炮作为动态加载装置,用电探针技术和阻滞法在80～160 GPa压力范围内测量了平均初始密度为6.904 g/cm³的多孔铁的冲击压缩性。实验结果表明,其冲击压缩线可以用D=2.977+1.603u_p的线性关系描述（D,u_p分别是冲击波速度和粒子速度,单位km/s）,这一结果与国外的实验结果和Wu-Jing模型的预测结果相符。     

飞片温升对Hugoniot参数测量的影响

近年来，为了从事在超高压力下的物态方程研究，人们发展了许多加载技术，如：多级驱动、多级爆轰、激光驱动、磁驱动等，这些技术均突破了传统加载装置（化爆、气体炮等）的能力极限。但是，在实验中也出现了一个比较严峻的问题，即飞片在撞击样品（待测材料）前的驱动过程中被加热至较高的温度。飞片作为标准材料，在实验数据处理中需要引入其Hugoniot参数，而这些参数一般是在常温下测量的，称为主Hugoniot参数。飞片被加热后，初始状态偏离了常温态，其Hugoniot参数是未知的。在数据处理中，     

冲击压缩—极端条件下研究物质结构的有效方法

文章从原理及应用等方面介绍了研究材料在高温高压下物理结构变化的一种实验方法。借助该方法，可以比较方便地研究在１００ＧＰａ－１０００ＧＰａ压力下及几个电子伏特温度下材料的特性及内部结构变化情况。     

烧结钕铁硼的层裂强度及断裂机理

利用一级气体炮对烧结钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁材料进行平板撞击实验,实现一维应变下的层裂;采用激光干涉测速技术,测量样品自由面粒子速度历史,确定了冲击压缩后层裂强度与加载应力的关系。结果表明:加载应力在0.375～2.512 GPa范围内时,层裂强度随着加载应力的增加先增加后减小,存在一个阈值,当加载应力超过该阈值时,材料发生压缩损伤,层裂强度随之减小。通过扫描电子显微镜观察样品断口形貌,发现在冲击载荷下烧结钕铁硼出现明显的穿晶断裂。     

冲击压缩下非均质脆性固体的弛豫破坏研究

通过平板冲击实验研究了富含微缺陷的非均质脆性固体的冲击压缩响应特性.选取“强角闪石化橄榄二辉岩”作为样品材料，利用激光速度干涉仪测量样品后自由面的速度历史，在冲击加载应力远低于样品材料Hugoniot弹性极限的条件下，观测到了表征破坏波出现的再加载信号，并且该破坏波的速度远大于玻璃中破坏波的速度，以接近于冲击波的速度在样品内向前传播，其形成机理与玻璃样品中的破坏机理不同，称之为“就位扩展机理”.采用同一冲击加载应力(～3.9GPa)作用于不同厚度的样品,获得了破坏波穿过样品的运动过程，确定出样品中破坏波的轨迹线近似为一条不过原点的直线，相应的产生此破坏波的弛豫时间约为0.5 μs.     

铈低压冲击相变数值模拟研究

对金属铈低压冲击γ→α相变进行了数值模拟研究.冲击加载实验的速度剖面结果表明,铈的低压相变过程中两相之间的转换较为光滑,无明显间断,其相变过程存在动态因素.通过分析金属铈低压冲击加载和卸载下的典型物理过程,对材料本构关系、Hugoniot关系和相变与逆相变过程进行了理论研究.获取了铈低压相变前后的本构关系及状态方程,并建立了非平衡相变理论模型.数值计算结果与平面冲击实验符合较好,表明该相变动态模型能够较好地描述铈的低压冲击加载和卸载过程.     

冲击引发Ti-Si活性粉体反应过程研究

采用二级轻气炮驱动飞片高速冲击样品管引发管中Ti-Si活性粉体的自蔓延反应,研究在冲击加载条件下,Ti-Si活性粉体中冲击波速度与燃烧反应速度的关系。在实验过程中,采用高速相机对自蔓延反应过程中燃烧波和冲击波的传播速度进行测量。实验结果表明:冲击波在活性粉体中的传播速度接近飞片运动的初始速度,并且随着传播距离的增加,冲击波速度明显减小,这一现象在冲击加载纯Si粉的过程中也得到验证;在冲击加载条件下,活性粉体中燃烧反应的燃烧波以每秒几厘米的速度传播,与冲击波在活性粉体中的传播速度相差巨大,未发现两者相互作用的过程,即未出现冲击波传播速度增加的现象。     

平面一维应变电炮加载技术研究

 在分析电炮加载装置放电回路的基础上，探讨了电炮装置的设计原则。根据所提出的设计原则，设计和建立了一门储能14.4 kJ的电炮装置。实验测试结果表明，其性能参数诸如回路电感小于40 nH、放电周期7 μs、飞片平面度小于40 ns、初始电流上升陡度达750 GA/s。与国内外的同类型装置的参数相比较，该电炮装置达到了较高水平，具有较好的性能。在此基础上，提出了获得平面一维应变加载对电炮装置的一般要求。     

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。     

桌面式激光驱动冲击波技术及其在含能材料分子反应机制研究中的应用

利用小型化桌面式脉冲激光驱动冲击波可实现材料的快速动态加载,具有成本低、实验重复频率高、加载速率超高等特点。介绍了桌面式激光驱动冲击技术的研究工作,以及该技术在含能材料冲击点火分子反应机制研究中的应用。目前已搭建的纳秒激光驱动冲击波实验系统可以实现上升时间仅为几纳秒、峰值压力不小于2 GPa的超快动态加载,并发展了相应的冲击特性表征技术。利用该实验系统,研究了典型含能材料RDX的冲击感度,发现冲击高压导致的分子内电荷转移是影响材料感度的关键因素,高压下RDX分子杂环上的电子向NO2转移并导致硝基的反应感度增加。该研究成果为认识RDX的冲击反应机制提供了一定的实验依据。通过现有的以及即将开展的工作,希望能够建立一套完整的技术手段,为从分子层次上研究含能材料的冲击反应机理提供实验支持。     

利用成像型速度干涉仪进行聚苯乙烯材料中冲击波调速的实验研究

利用一维实验,模拟了惯性约束聚变中烧蚀层中冲击波传输和多次冲击追赶过程.针对聚苯乙烯材料(CH)容易被X射线离化的问题,通过较详细的数值模拟,分析了用Au和Cu做阻挡层对冲击波信号的影响.利用两种不同的辐射源,研究了辐射源两个台阶强度变化对两次冲击信号的影响.经过分析,使用在Al基底上面加厚度为5 μm的Au膜以挡X射线的办法,获得了单次冲击在CH材料中加载和减速的清晰条纹图.利用在Al基底上加厚度为2 μm的Au膜和厚度为3 μm的Cu膜的方法,获得了两次冲击在CH材料中加速、减速和二次加载的条纹图.实 关键词： 光学诊断 冲击波调速 离化效应