冲击波加热的氩气的发射光谱

为了研究弱冲击条件下氩气的辐射特性,从二级轻气炮发射的89 W飞片以2.00 km/s的速度撞击封装有常态下氩气的LY12铝靶,用六通道瞬态高温计和示波器记录到受一次冲击压缩的氩气的光辐射信号随时间的变化规律:从405 nm到700 nm的5个通道信号为直线段,800 nm通道的信号为指数曲线段,并测量出相应的冲击波速度为4.10±0.09 k m/s.实验表明,冲击压缩的氩气对可见光的吸收系数较小,气体的光学厚度沿长波方向从光学薄向光学厚转变.二次冲击压缩氩气的辐射信号上升前沿的时间分辨光谱用OMA系统记录,并观察到450 nm附近有较强的发射光谱带,但没有观察到明显的线状光谱.通过冲击波后参数和氩气电离度的理论计算,解释了冲击压缩下氩气的发射光谱特性.     

飞秒激光在铝膜中驱动冲击波的特性

为探索研究飞秒激光在材料中驱动冲击波的相关特性,采用激光脉冲频域干涉测试技术对脉冲宽度35fs、脉冲能量0.7mJ、功率密度1014W/cm2量级的飞秒激光脉冲在200nm厚铝膜中驱动冲击波的过程进行了实验测量。通过测量冲击波在铝膜中的渡越时间,获得激光脉冲在铝材料中驱动的冲击波平均速度约为6km/s;通过对不同时刻铝膜自由面频域干涉场测量结果的分析,获得铝材料自由表面速度达1km/s,根据平面冲击波的关系,推算其冲击压强达到9GPa。     

2 TPa压力下2169钢的冲击压缩测量

 利用地下爆炸产生的冲击波进行2169钢冲击压缩测量。测量是根据阻抗匹配解方法并且以铁作为标准材料。布置47根接触电探针以确定2169钢和标准材料中的冲击波速度以及冲击波阵面形状。测量出的2169钢冲击压缩参数是：冲击波速度u_s=22.12 km/s，波后粒子速度u_p=13.39 km/s，冲击波压力p=2.31 TPa和压缩比σ=2.53。本测量结果与较低压力下化爆测量结果的外推值的比较表明，两者基本一致。     

冲击波加热的氦气与氩气对电探针导通的影响

 用炸药透镜加载装置观察到置于氦气与氩气中的电探针回路有不同的导通现象。基于一维冲击波和局域热平衡假设,分别计算了两种气体的冲击状态参数。当飞片速度在3～5 km/s范围时,理论估算的氩气电离度超过1%,这说明氩气的电离已引起了探针回路的提前接通,而氦气几乎没有电离,对探针能起到很好的保护作用。     

神光Ⅱ上柱形黑腔辐射驱动冲击波

利用神光Ⅱ的八路三倍频激光装置，驱动柱形黑腔产生的x 射线作辐射源驱动台阶铝样品产生冲击波，获得了清晰的冲击波图像，通过冲击波过台阶样 品的时间差获得冲击波速度和压力分别为31.2km/s和17.5×10⁵MPa.采用软x射线能谱 仪通过激光注入孔测量的辐射温度与采用冲击波法测量辐射温度的结果一致. 关键词： 冲击波 辐射驱动 辐射温度     

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。     

激光加载下铝材料的冲击温度测量

利用神光Ⅱ装置上搭建的用于激光冲击波实验的温度诊断系统（该系统包括高时空分辨的扫描高温计和谱时分辨的扫描高温计）,以强激光加载铝材料冲击温度的测量,获得了铝材料冲击高温辐射发光谱的高时空分辨信号图像,结合灰体辐射理论模型,计算得到了冲击波速度19.06 km/s时铝材料的冲击温度达2.95 eV,该温度与SESAME库中冲击温度接近。研究结果表明采用该测温系统能够有效诊断金属材料的冲击温度,为后续进一步获取金属材料冲击温度数据奠定了基础。     

冲击压缩下甲烷-空气混合气体状态参数实验研究

 为研究强冲击状态下混入少量空气的甲烷气体的冲击状态参数,利用二级轻气炮加载技术,使加速到5 km/s的钨合金飞片撞击封装有常态下空气混入量依次为零（纯甲烷气体）、1%、5%、10%的甲烷-空气混合气体铝靶。采用六通道瞬态光学高温计记录冲击压缩气体的光辐射历程曲线,得到了相同初始条件下4种不同比例混合气体的冲击状态参数。结果表明,在强冲击压缩下,混合气体的冲击温度随着空气混入比例的增大而增高,冲击波后混合气体存在非平衡辐射过程。采用Saha电离平衡方程,对空气混入量为10%的混合气体的电离度进行了估算。结果表明,常态下空气含量C_air≤10%的甲烷 空气混合气体具有电探针保护能力。     

冲击波加载下TNT的初始反应路径及产物光谱特征研究

本文首先通过量子分子动力学方法结合多尺度冲击技术研究固相TNT晶体在冲击波加载下的初始分解反应路径及其产物组分变化.通过综合分析键长变化、电子布居和中间产物的存在寿命三个要素给出了不同冲击波速(3-15 km/s)下2类可能的初始分解路径:在低速冲击下(≤7 km/s),TNT发生部分分解和聚合,分解主要源于C-NO₂键的断裂,初始分解产物以NO₂为主;在高速冲击下(≥9 km/s)则发生完全分解,分解主要始于六元环的形成,即NO₂基团上的O与相邻CH₃基团上的H相结合,然后六元环被打破,生成了OH自由基,初始分解产物以CN、CO、C₂和OH为主.另外,根据模拟数据我们从理论上给出了TNT(ρ₀=1.7 g/cm~3)冲击Hugoniot关系为U_s=3.377+1.363 u.随后以分子光谱理论为基础,采用含时密度泛函理论获取这些主要分解产物的紫外可见吸收谱、荧光发射谱及振动分辨的荧光发射谱.此项研究有助于我们深入认识TNT高温高压状...     

稠密氘气物态方程研究

 用二级轻气炮作为加载手段,通过瞬态辐射高温计对样品氘的冲击压缩层的光谱辐射亮度历史进行测量,测得氘气中冲击波速度和冲击温度,并用离解电离平衡方程从理论上分析了冲击压缩下稠密气体的组分,理论计算的Hugoniot曲线及冲击温度和实验结果吻合。     

Fracture characteristics of bulk metallic glass under high speed impact

High speed impact experiments of rectangular plate-shaped Zr₄₁Ti₁₄Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5 bulk metallic glass (BMG) were performed using a two-stage light gas gun. Under spherical shock waves with impact velocities ranging from 0.503 km/s to 4.917 km/s, obvious traces of laminated spallation at the back (free) surface and melting (liquid droplets) at the impact point were observed. The angles about 0?, 17?, 36?, and 90? to the shocking direction were shown in the internal samples because of the interaction between the compressive shock waves and the rarefaction waves. The compressive normal stress was found to induce the consequent temperature rise in the core of the shear band.     

冲击波处理45钢的微结构研究

 利用二级轻气炮驱动弹丸的高速碰撞，向45钢材料试件中传入冲击波。利用显微硬度计、扫描电镜与透镜电镜，观察冲击波处理后45钢的显微硬度和细微观组织结构。观察分析结果表明，冲击波引起了45钢中珠光体内片状渗碳体的孪晶，并在铁素体内造成高密度的位错与位错胞。在铁素体中，除α相外，还观察到另外一个相，这个相有待进一步辨别。     

二级轻气炮超高速弹丸发射技术的研究

 本文研究了提高二级轻气炮弹丸速度的发射技术途径。通过数值计算对各种装填参量的影响进行了详细讨论。认为减小弹丸质量、活塞质量以及注气压力，可使二级轻气炮在较少的装药量条件下提供较高的弹丸速度。目前已经做到在5 kg装药时，使30 g的弹丸达到7.2 km/s速度；60 g弹丸达到5.7 km/s速度；26 g弹丸达到7.4 km/s速度。装填3.5 kg药量时，使10.3 g弹丸达到了8.1 km/s速度。     

高速碰撞诱发闪光辐射温度的测量及误差分析

为实现对高速碰撞诱发的闪光辐射温度进行实验测量及误差分析,建立了二级轻气炮加载系统及闪光辐射温度测量系统。采用聚碳酸酯弹丸分别以6 km/s、3.9 km/s的速度垂直撞击2A12铝靶,利用瞬态光纤高温计采集闪光信号,通过比色法计算不同碰撞条件下的闪光辐射强度及辐射温度。依据普朗克辐射定律计算了不同波长及温度条件下的闪光辐射强度理论值,与实验测量结果相比较并进行了误差分析;分别采用双色测温法的不同波长组合及四色测温法计算了闪光辐射温度及其平均温度,通过计算标准差分析了波长的选取对闪光辐射温度的影响。结果表明：与理论计算结果相比较,实验测量得到的闪光辐射强度值偏低,采用双色测温法计算闪光辐射温度时波长的选取对计算结果影响很大,波长间隔越大计算结果误差越小（误差最小值实验No.1为68.25 K,实验No.2为30.67 K）;四色测温法计算得到的闪光辐射温度与平均温度相近（误差实验No.1为72.88 K,实验No.2为63.66 K）,因此采用比色法计算闪光辐射温度时应尽量选取大间隔波长或多个波长参与计算以降低误差。     

Shock compression of preheated molybdenum

A set of shock adiabats of molybdenum is constructed at various initial temperatures. It is shown that the dependence between shock velocity and particle velocity for Mo is nonlinear at high initial temperatures in a range of particle velocities 0.2<u<0.7 km/s. In a range of particle velocities 0.2 < u < 1.4 km/s the initial heating of molybdenum to 1000 K changes its shock adiabat approximately by 4%.     

钨合金的超声测量及力学参量估算

 利用两面顶压机和六面顶压机作为压力装置，分别对93钨合金材料进行了高压超声测量。测得了93钨合金材料在常态下的横、纵波声速及在0~3 GPa压力范围内的纵波声速随压力的变化关系。测量结果为：在常温常压下，93钨合金的纵波声速为c_L＝5.135 km/s，横波声速为c_t＝2.987 km/s。纵波声速随压力变化的关系式为：c_L＝5.053+0.602p（GPa）。估算的93钨合金相关力学参量为：G＝157.4 GPa，E＝393.0 GPa，K＝260.2 GPa，λ＝155.3 GPa，μ＝157.4 GPa，ν＝0.248。经过对两种超声测量方法测量结果的比较及冲击波测量数据的验证，这些参数是可靠的。