金属样品与窗口之间的缝隙对冲击波温度测量的影响

利用块状铁样品测得了pH=184GPa,pH=193GPa两个冲击压力下的样品/窗口界面温度,分别按照Gallagher等人最新发表的蓝宝石在高压下的热传导率和按照汤文辉的理论计算的蓝宝石在高压下的热传导率数据及三层介质热传导模型的结果计算了铁在这两个压力下的温度,并与Bass及汤文辉等人发表的数据及McQueen的理论计算值进行了比较。本文用三层介质模型得到t→∞时的（实际只要t在约30-50ns以后）结果与已经发表和理想界面模型实验数据符合较好,这说明金属样品与窗口之间的缝隙对冲击波温度测量没有影响。     

块状金属样品冲击温度的辐射法测量——以铜为例

利用“三层介质模型”对不同冲击压力及卸载压力和不同初始间隙宽度下无氧铜／氟化锂界面温度进行模拟计算。结果表明．在所选的计算条件下．当初始间隙宽度lo=1μm时，非理想界面的表观界面温度和理想界面条件下的界面温度差异一般不超过3％．这已在辐射法测温的误差范围之内。根据“三层介质模型”，采用无氧铜块状样品进行冲击温度的辐射法测量，测量结果与理论计算一致。研究表明．基于“三层介质模型”，采用块状无氧铜样品与氟化锂窗口直接整合接触的方法来测量铜的冲击温度的方法是可行的。     

FeMnNi合金高压相变波形测量和层裂机理分析

采用激光速度干涉仪（VISAR）测试技术,利用逆向加载装置FeMnNi飞片／LiF缓冲层／LiF窗口,对低相变阈值金属FeMnNi合金高压加卸栽历程进行实验研究,结果发现FeMnNi合金在高压加载下发生α→ε相变,在高压卸载下发生ε→γ和γ→α逆相变,并有相应的稀疏冲击波Rs1和Rs2形成。应用该结果分析FeMnNi合金等厚对称在高压加载下的“反常”层裂行为发现,逆相变γ→α引发的稀疏冲击波Rs2与中心稀疏波R的相互作用是导致该“反常”层裂的主要因素。     

间隙对金属锡爆轰加载过程的影响

采用高能炸药透过钢板对锡样品开展爆轰加载实验,并通过数值模拟对实验结果进行验证,分析不同间隙对爆轰加载过程的影响。研究结果表明:亚毫米级别的样品间隙能对实验结果会产生显著影响;一方面锡样品与钢层间的间隙将导致冲击波在间隙表面发生强反射,反射稀疏波在钢层与炸药界面再次反射形成较强的后续压缩冲击波,进而导致锡样品的加载压力显著升高,另一方面,金属层间与炸药间的间隙将导致加载压力降低;相较于金属层间与炸药间的间隙,锡样品与钢层间的间隙对加载影响更严重,并且随着间隙尺寸变化,两种情况中间隙影响的变化趋势也有所差异。     

基于反向撞击法的JB-9014炸药Hugoniot关系测量

为了获得JB-9014未反应炸药的Hugoniot关系,在火炮加载平台上利用反向撞击技术对JB-9014炸药进行一维平面冲击实验。将JB-9014炸药样品作为飞片安装于弹托前表面,将镀膜氟化锂窗口作为装置靶。利用火炮加速弹托,使炸药样品以一定速度撞击镀膜氟化锂窗口,通过光子多普勒测速仪(photonic Doppler velocimetry,PDV)测量炸药样品击靶速度以及炸药/镀膜氟化锂窗口界面粒子速度。最终根据冲击波阵面守恒关系计算获得了JB-9014炸药冲击Hugoniot数据,采用正交回归直线拟合得到了炸药样品在3.1～8.2 GPa压力范围内的冲击Hugoniot关系:D_s=2.417+2.140u_s (D_s和u_s的单位均为km/s)。结果表明:该方法测试精度较高,响应时间快(小于5 ns),同时该方法可以对炸药的反应情况进行检测,便于判断实验是否测得真实的未反应炸药冲击Hugoniot数据。     

用于诊断材料微层裂的Asay窗技术

微层裂是冲击波物理领域的重要基础问题,在工程上具有重要应用价值。近年来用于诊断样品多层层裂的传统Asay窗技术被用于诊断微层裂,但对其诊断能力和信号特征认识仍存在严重不足。为此,通过波系分析,揭示出在薄飞片击靶的微层裂实验中样品破碎存在1个“痂片”特征区、2个微层裂特征区以及1个“残体”特征区。实验表明,在样品窗口间隙合适的条件下,Asay窗不仅能够有效区分这些不同特征分区,而且能够灵敏探测样品表面发射的高速微喷粒子,从而实现对样品连续破碎过程的精密诊断。     

金属冲击温度测量的理论问题——界面温度梯度对界面温度拟合的影响

像铁这样的不透明材料，其冲击温度的测量会涉及到由测量得到的样品/透明窗口界面的光辐射拟合得到界面温度。在本文中，我们借用信息理论推导得到的热辐射谱的结论，考虑到界面温度梯度对辐射影响时，初步分析金属/透明窗口界面温度的拟合方法，并就这一修正对冲击温度测量中界面温度拟合的影响进行了简单讨论。     

FeMnNi合金冲击加卸载历程研究

采用激光速度干涉仪(VISAR),应用逆向加载实验装置FeMnNi飞片/蓝宝石窗口和FeMnNi飞片/LiF缓冲层/LiF窗口,分别对低相变阈值金属FeMnNi合金含相变的低压和高压冲击加卸载历程进行实验研究。参阅文献[3,4]分析了实验结果。在低压加载下,FeMnNi合金样品存在α→ε相变,卸载时存在逆相变ε→α及逆相变引发的卸载稀疏冲击波;在高压加载下,FeMnNi合金样品存在α→ε相变,卸载时可能存在逆相变ε→γ和γ→ε行为及逆相变引发的卸载稀疏冲击波。     

准球面冲击波高压回收装置的研究

研究了以硝基甲烷液体炸药作为冲击波发生源的准球面汇聚冲击波超高压回收装置。在该装置上 ,利用冲击波由金属球体表面向中心汇聚形成的高压 ,对样品进行了冲击处理 ;分析了回收的金属球体内、外破坏情况及金相组织变化。结果表明 :该装置产生的球面冲击波对称性较好 ,样品回收可靠性较高 ;金属球体中心附近压力超过 2 0 7GPa ;对进行超高压冲击条件下的材料回收实验有较高的实用价值。     

氖中强冲击波结构及亮度温度

通过一维辐射流体动力学数值模拟，研究了氖中强冲击波的辐射特性、波阵面亮度温度及辐射场谱分布。模型考虑了一维不定常流体动力学方程与辐射输运方程的耦合，计算结果与实验数据符合良好。当冲击波速度大于３０ｋｍ／ｓ时，波阵面之前形成了加热层。加热层对于辐射的屏蔽作用是从长波部分开始的。当冲击波速度小于５０ｋｍ／ｓ时，对于可见光及紫外光的屏蔽作用不明显。但当冲击波速度大于５０ｋｍ／ｓ时，加热层对可见光已有了屏蔽作用，使亮度温度降低。     

用水下卡片间隙试验法测定炸药冲击波感度

将炸药的水下爆炸能量测试方法与冲击波感度测试方法（小隔板法）相结合,研究了一种测试炸药冲击波感度的方法水下卡片间隙试验法,并用该方法得到了6种炸药冲击波感度的相对排序（从高到低）:炸药泰安、黑索金、8701、钝化黑索金、梯恩梯、膨化硝酸铵的冲击波感度依次降低,该试验结果与文献值、传统隔板试验结果一致,表明水下卡片间隙试验法的测试结果是可信的,水下卡片间隙试验法用于测定炸药冲击波感度是可行的,在一定程度上可代替传统的隔板试验法,此方法还可用于研究炸药装药密度对其冲击波感度的影响。     

楔形炸药窗口材料中的斜激波特性

采用二维不定常流理论中的极曲线方法,对冲击波进入楔形受试炸药/LiF窗口界面的冲击波波后流场状态进行理论分析,同时采用流体动力学软件LS-DYNA对模型的波后流场状态进行数值模拟。结果表明,对于所研究的模型,一维平面正冲击波进入楔形受试炸药/LiF窗口界面时,由于斜激波的存在,波后粒子运动方向发生偏转,偏转角为3.3°。数值模拟结果表明,在相同模型条件下,冲击波波后粒子偏转角在2.77°~3.03°之间。二者的差异源于极曲线理论中未考虑稀疏波的影响。     

低相变阈值金属高压加载下的相变层裂特性

采用激光速度干涉仪（VISAR）和X光联合测试技术,在冲击压力远高于相变应力加载下,实验研究低相变阈值金属FeMnNi合金的相变层裂特性,结果发现等厚对称碰撞加载下FeMnNi合金出现反常的层裂行为。针对该反常的层裂行为,利用塑性波、相变波、稀疏波和逆相变引发的稀疏冲击波的相互作用过程进行分析,结果表明,该实验状态下FeMnNi合金样品存在相变和逆相变行为,逆相变引发的稀疏冲击波是导致反常层裂行为的主要因素。     

PVDF探针在低压测量中的应用

应用两种以PVDF膜为敏感元件的探针分别测量了某平面冲击装置的冲击波出减压层波形和减压层与铁电陶瓷之间的界面压力。得到冲击波到达时间总平均值为48．696μs，标准偏差为0．147μs，极差为0．409μs；得到减压层与铁电陶瓷之间的界面平均峰值压力为3.449GPa。为此冲击装置的结构性能改进提供了参考数据。     

有氧化剂(AP)含铝炸药的爆轰性能

对有氧化剂含铝炸药(RDX/AP/Al/粘合剂=20/43/25/12,下称含铝炸药)爆轰反应的点火增长模型进行研究。用VLW状态方程方法计算了含铝炸药爆轰产物JWL状态方程;用激光速度干涉仪（VISAR）测量炸药/窗口界面粒子速度和炸药驱动金属平板自由表面速度,对试验进行了数值模拟计算,拟合了含铝炸药的反应速率方程。研究结果表明,用VLW状态方程方法和炸药/窗口界面粒子速度确定JWL状态方程和反应速率方程可行,金属平板驱动试验的计算结果与试验结果吻合。     

界面端附近裂纹的应力强度因子

结合材料的断裂形式可分为从界面端产生裂纹（沿界面或向母材内部层折）然后断裂与稍稍离开界面端处产生裂纹然后断裂这两种情况，在金属／陶瓷类结合材料中，后者出现的概率更大，本文利用结合材料界面端的奇异应力场和叠加原理，给出了界面端附近裂纹的应力强度因子近似计算公式，并用边界元数值计算验证了其有效性。     

爆轰加载下金属材料的微层裂现象

通过在LiF窗口撞击镀膜面增加一薄层LiF和对LiF窗口反光面进行漫反射面镀膜处理的方法，对传统Asay窗诊断技术进行了改进，获得了微层裂物质高质量的实验信号。将改进后Asay窗技术与中能X射线照相及激光干涉测速技术相结合，实验给出了熔化状态下Sn材料微层裂物质不同时刻的密度空间分布图像及演化特征，且不同测试技术诊断结果半定量吻合。得到Sn材料微层裂物质的清晰物理图像，可为微层裂物理机理的认识和物理建模提供实验数据。     

金属异质界面对微波烧结扩散影响的在线实验和相场模拟联合分析

合金材料具有优异的力学性能和广泛的应用范围,与传统方法相比,利用微波制备合金具有明显的优势。为了探索合金材料的微波烧结机制,本文采用合金领域关注度较高的Ti和Al混合金属样品,利用在线实验方式获得了样品在微波烧结时的微观结构演化结果。和单质Ti和单质Al对比发现,混合Ti-Al样品的烧结温度明显降低,烧结速率显著增加。由上述现象分析认为,Ti和Al之间形成了金属间化合物,由于该化合物和单质金属电导率不同,导致界面极化现象的产生。极化损耗导致界面处温度升高,提高了界面物质的扩散速度。同时,由于界面处物质扩散加剧,大量原子向烧结颈聚集,造成空位向晶界扩散。过饱和的空位被晶界上的位错歼灭,在该处生成牵引力,促使相邻颗粒之间产生对心刚体运动。利用理论分析的结果,在相场数值模拟中同时引入多种扩散机制和刚体运动项,修正密度场控制方程,并拟合烧结颈等微观结构参数随模拟时间的演化曲线。曲线和实验结果基本一致,进一步验证了混合金属与微波产生了特殊作用,即驱动物质扩散的热效应和促使颗粒间向心运动的作用力。上述结果可为研究合金体系在微波烧结过程中的演化机制提供支持。     

离子镀氮化钛薄膜刀具的镀膜工艺与镀膜刀具的实际应用

本文介绍了中空阴极放电物理气相沉积法(简称HCD法)用于高速钢刀具表面镀氮化钛薄膜的工艺过程及主要参数,以及镀氮化钛薄膜刀具的基本物理性能与切削性能的检测结果,并通过使用实例说明镀膜刀具所具备的各项优点。对影响镀膜刀具质量和使用效果的因素进行了分析讨论,对镀膜刀具的经济效益作了估价。     

薄膜/基板层合材料几个力学问题的研究进展

本文阐述了近年薄膜／基板层合材料在力学性能、破坏模式、残余应力等几个问题的研究进展并对薄膜／基板层合材料的表面增强与表面损伤问题作了初步探讨