炸药爆炸冲击波合成纤锌矿型氮化硼

 本文报道了用国产石墨型氮化硼（gBN）为原料在炸药爆炸产生的冲击波作用下合成纤锌矿型氮化硼（wBN）的技术。对冲击波作用后的回收产物进行化学分离，得到杂质含量低于0.5%的wBN产品；回收产物的wBN的转化率高于50%；单发试验产量达11~12 g。目前已利用这一技术生产出少量wBN产品。在相同的冲击波条件下，对四种不同来源的gBN进行了合成试验。发现wBN的转化率强烈地依赖于原始gBN的结晶特性。比表面积测量及X射线衍射观察表明，冲击波合成的wBN是一种多晶微粉，平均颗粒度约0.1 μm，平均晶粒度约17.5 nm。差热分析显示放热反应起始温度为1 055 K，峰顶温度1 238 K。     

冲击波合成氮化硼的形貌及热稳定性

 报告了冲击波合成的纤锌矿型氮化硼（wBN）微粉颗粒的细观特征，包括形貌、比表面积、微密度、晶粒度及硼、氮原子数之比等的测量结果，反映wBN晶体中存在很高的微观缺陷密度。并对在大气、氮气及氩气氛中wBN微粉的热稳定性进行了分析。     

利用X射线衍射研究冲击波合成纤锌矿型氮化硼

 用X射线衍射法，对不同结晶度的石墨型氮化硼（gBN）在冲击波作用下转变成的纤锌矿型氮化硼（wBN）产物进行了研究，对wBN中的杂质含量等进行了分析。结果表明：gBN的石墨化指数G.I值对wBN的产率有明显的影响。     

纤锌矿型氮化硼及其应用的研究（Ⅰ）——纤锌矿氮化硼的冲击波合成

 用hBN（Ⅰ、Ⅱ型层状结构的六角氮化硼）作原料，在斜冲击波的高温高压作用下，实现了hBN向wBN（纤锌矿型氮化硼）的转变。X光结构分析表明，生成的超硬氮化硼全部为wBN，没有发现zBN（闪锌矿型氮化硼）生成的任何证据。X光荧光光谱分析结果，得到的wBN的纯度接近99%。差热分析显示，在空气中温度为1 127 K时，开始吸热反应，吸热峰位于1 260 K。这表明wBN的热稳定性介于zBN和金刚石之间。     

纤锌矿氮化硼及其应用的研究（Ⅱ）——纤锌矿型氮化硼的等温状态方程

 使用两种不同的高压在位X光衍射法，研究了用爆炸法合成的纤锌矿型氮化硼（wBN）在室温下的等温状态方程。一种方法是用转靶X光角色散粉末衍射法，研究了它在0~40 GPa压力范围内的等温压缩行为。结果表明，wBN在0~40 GPa的压力范围内是稳定的，没有发生结构相变。通过p-V数据对Murnaghan方程拟合，得到wBN在p=0时的等温体模量B₀=(335±34) GPa及其对压力的一阶导数B₀'=4.21；另一种是用同步辐射X光能量色散衍射法，研究了它在0~25 GPa压力范围内的等温状态方程。实验中，使用了改进的自动加压的DAC高压装置，此装置保证了实验中衍射角θ₀固定不变。将获得的p-V数据仍用Murnaghan方程拟合，得到wBN在p=0时等温体模量B₀=(280±56) GPa，及其B₀'=4.39。     

JB-9014钝感炸药冲击Hugoniot关系测量

采用火炮加载技术对JB-9014钝感炸药进行一维平面冲击实验。通过激光干涉测速仪测量冲击波到达炸药样品前、后表面的时刻以及炸药/镀膜氟化锂窗口界面粒子速度。利用冲击波到达炸药样品前、后表面的时刻差和炸药样品的厚度计算出冲击波在炸药样品中的传播速度,并结合炸药样品/氟化锂窗口接触面处粒子速度求出炸药样品冲击波后粒子速度,进而获得了炸药样品在3.1~9.7GPa压力范围内的冲击Hugoniot关系。对炸药样品中冲击波速度以及波后粒子速度进行不确定度分析,得到炸药样品中冲击波速度和波后粒子速度的合成标准不确定度约为0.54%和1.7%。将未反应炸药的冲击Hugoniot曲线和冲击波阵面的Rankine-Hugoniot关系进行联立得到冲击波后炸药样品内的压力和密度,进而拟合得到炸药样品在冲击绝热状态下沿(p,ρ)面的p-ρ曲线。     

JB9014钝感炸药冲击绝热线测量

 利用压力对比法,采用锰铜计测量待测炸药样品和LY12铝标准样品在LY12铝飞片同时撞击下的界面压力,运用冲击波关系式和正交回归直线拟合分析,确定了JB9014钝感炸药冲击绝热线关系式。     

PbTe的高温高压合成

 以高温高压为手段，在4～5GPa压力和700～1 200 K温度条件下，成功地合成出了PbTe。对合成样品进行了X射线测试分析，结果表明，合成的PbTe样品是具有NaCl结构的多晶，而PbTe的取向随着合成压力的升高发生变化。扫描电镜分析结果显示：高压合成的PbTe样品，其晶粒有了明显的取向；电阻率比常压样品低1～2个数量级，并随合成压力的升高而降低；热导率也同时低于常压合成的PbTe样品。以上结果说明，高压合成方法是改善材料性能的重要手段。     

冲击波温度和压力对二氧化钛相变的影响

 介绍了一种简便易行的降低疏松固体物质冲击波温度的方法，其要点是用液体石蜡充填样品的空隙。以用粉末锐钛矿压装成型的样品为例，对比了不充填和充填液态石蜡时冲击波作用的结果。在同样的冲击加载条件下（均为钢飞片，撞击速度为3.16 km/s），估算两种样品中达到的压力分别为36.3 GPa和46.8 GPa，平均温度分别约为4.7×10³ ℃和2.0×10³ ℃，即：充填液态石蜡的样品中压力增加了约10 GPa，但平均温度降低了近3×10³ ℃。对冲击后回收样品的分析结果表明，不充填石蜡样品的主要产物为金红石，即冲击波产生的高温起了主要作用。而充填液态石蜡时，主要生成β-TiO₂高压相，即高压起了主要作用。     

激光间接驱动冲击波实验测量

 在神光Ⅱ高功率激光装置上，利用光学条纹相机观测台阶靶背面的冲击波加热发光，对样品中冲击波的平面性和冲击波速度进行了测量。通过冲击波法测得的腔内辐射温度与软X光能谱仪的测量结果一致，验证了冲击波速度测量的可信度。实验结果表明：在8路能量各为260 J、波长为351 nm的激光注入腔靶时，激光间接驱动的冲击波阵面在288 mm范围内平面性较好，Al样品中的冲击波速度为3.15×10⁶ cm/s，对应的冲击波压力为1.66×10¹² Pa。     

Probing structural integrity of single walled carbon nanotubes by dynamic and static compression

We report on a first study of single walled carbon nanotubes (SWCNTs) after application of dynamic (shock) compression. The experiments were conducted at 19 GPa and 36 GPa in a recovery assembly. For comparison, an experiment at a static pressure of 36 GPa was performed on the material from the same batch in a diamond anvil cell (DAC). After the high pressure treatment the samples were characterized by Raman spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM). After exposure to 19 GPa of shock compression the CNT material exhibited substantial structural damage such as CNT wall disruption, opening of the tube along its axis (“unzipping”) and tube shortening (“cutting”). Dynamic compression to 36 GPa resulted in essentially complete CNT destruction whereas at least a fraction of the nanotubes was recovered after 36 GPa of static compression though severely damaged. The results of these shock wave experiments underline the prospect of using SWCNTs as reinforcing units in material WILEY‐VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim)     

双屈服法测定93W合金的屈服强度

 用组合飞片技术以实现对待测材料93W合金进行加载-再加载和加载-卸载，并用VISAR（Velocity Interferometer System for Any Reflector）测试方法和高速数值示波器记录样品-窗口界面的粒子速度，通过上下屈服面法对实验数据进行处理，从而推出93W在冲击压力分别为16、32和96 GPa三个压力点下的屈服强度为：1.8、2.6和4.9 GPa。得到了93W合金在高压下材料屈服强度随冲击压力的增大而增大，但其与冲击压力的比值则随冲击压力的增加而减小的变化规律。     

超压爆轰产物声速以及热力学CJ点的实验研究

超压爆轰产物声速是建立超压爆轰产物状态方程的基础性实验数据,而CJ点数据是反映炸药爆轰性能的重要参数。利用稀疏波追赶技术,通过光纤探针监测三氯甲烷中稀疏波追赶向前冲击波的过程,测量了不同压力点下JB-9014炸药超压爆轰产物的声速,得到了拉格朗日声速随粒子速度的变化曲线,由Lc线与稳定爆速D的交点确定了热力学CJ点,对JB-9014炸药所得到的CJ压力为28.8 GPa,与通常测量值28.5 GPa仅相差0.3 GPa。介绍了应用光纤探针测量爆轰驱动飞片的速度和平面性的方法,应用该方法得到了飞片的击靶速度和形状,此方法具有较高的测量精度。     

固体炸药的磁驱动准等熵压缩实验研究

较宽压力范围内未反应炸药的本构关系和状态方程对于深入和精确认识压缩波作用下炸药组分间相互作用的力学过程和起爆热点的形成机制具有重要意义。较之冲击压缩,磁驱动准等熵压缩加载(无冲击压缩)是获取较宽压力范围内未反应炸药的动态压缩力学特性更有效的手段。基于大电流产生的电磁力作用原理,在国内率先实现了炸药的磁驱动无冲击压缩实验技术。通过对负载电极、炸药样品参数的优化设计和安装工艺的控制,实现了5 GPa载荷内JO-9159炸药的磁驱动准等熵压缩加载。基于激光位移干涉测量技术和Lagrange数据处理方法,获得了JO-9159炸药的速度响应历史和准等熵压缩线。所得结果与文献数据进行了比较,结果表明,在实验压力范围内,JO-9159炸药的等熵压缩线与PBX9501炸药的等熵压缩线一致。     

泡沫硅橡胶冲击压缩性实验研究

 采用锰铜计技术，通过测量冲击波压力获得材料雨贡纽数据的技术路线，给出了初始密度为0.92 g/cm³的泡沫硅橡胶在6~33 GPa范围内的雨贡纽关系，精度优于国内外相关工作。对本实验锰铜计的典型信号作了较为详细的分析，通过数值模拟很好地重现了该非常规信号。此外，采用先前Wu等建立的疏松材料雨贡纽模型进行了预估计算，预估结果与实验结果符合很好，表明该模型不但适用于金属、岩石矿物等，亦可广泛应用于高聚物疏松材料的冲击压缩性研究。     

爆轰产物物态方程及CHBr3相变的理论研究

 由吉布斯自由能最小计算处于化学平衡状态的气体和固体混合系统的平衡组分。以BKW和VLW作为爆轰产物的物态方程对几种炸药爆轰参数作了预言，计算结果与实验值吻合得非常好。另外，还对CHBr₃的冲击压缩分解作了化学平衡计算，给出了冲击压缩曲线，对文献[6]中提出的CHBr₃在55~60 GPa存在相变的看法提出了质疑。     

Study of cerium phase transitions in shock wave experiments

Cerium has a complex phase diagram that is explained by the presence of structural phase transitions. Experiments to measure the sound velocities in cerium by two methods were carried out to determine the onset of cerium melting on the Hugoniot. In the pressure range 4–37 GPa, the sound velocity in cerium samples was measured by the counter release method using manganin-based piezoresistive gauges. In the pressure range 35–140 GPa, the sound velocity in cerium was measured by the overtaking release method using carbogal and tetrachloromethane indicator liquids. The samples were loaded with plane shock wave generators using powerful explosive charges. The onset of cerium melting on the Hugoniot at a pressure of about 13 GPa has been ascertained from the measured elastic longitudinal and bulk sound velocities.     

溴仿在冲击压缩下的光辐射及化学反应

 利用多通道光学高温计测量了溴仿在37 GPa到85 GPa压力范围内的温度,并观察了溴仿/单晶氯化钠界面的热驰豫过程。结果发现,当冲击波压力升高到46 GPa时,溴仿的光辐射强度随时间的变化呈现出“双阶梯”或“双台阶”形状的剖面结构,且台阶之间的时间间隔随冲击压力的增高而减小。当压力达到85 GPa时,上述“双台阶”结构消失,呈现为普通的单台阶剖面结构。冲击波温度测量表明,当压力低于50 GPa时,实测温度与Gokulya报道的数据一致;当压力增至76 GPa以上时,冲击波温度出现突跃性增加。结合对溴仿/氯化钠界面上的热驰豫过程的分析,文中提出,溴仿在上述冲击压力区间内发生了一次带有时间驰豫（或化学诱导期）的化学放热反应。     

33 GPa压力以下液氩冲击温度的实验测量

 利用液氮冷靶系统制取液氩样品，以二级氢气炮作为加载工具，驱动飞片对液氩样品进行平面冲击压缩，实验测量了33 GPa冲击压力以下液氩的冲击温度。飞片速度由磁测速系统测量，冲击波速度和冲击温度用光纤耦合高温计系统测量，粒子速度采用阻抗匹配法计算得到。实验测得当冲击压力为33 GPa时，液氩的冲击温度超过10 000 K；而当冲击压力超过30 GPa时，冲击温度的上升趋势与理论计算相比明显变缓，该压力点正好与以前测得的冲击波速度-粒子速度曲线的拐点一致。     

动高压下拉格朗日声速的测定及其应用

 通过实时记录冲击加载—再加载和冲击加载—卸载波的粒子速度剖面,得到了再加载和卸载波在93W合金中传播的拉格朗日声速。通过拉格朗日声速从准弹性到纯塑性的转化,获得了材料在一次冲击终态时的剪应力、剪切模量以及考虑了剪应力修正后的93W合金的冲击绝热关系。