PZT95/5粉体的冲击合成反应机理初探

 采用柱面冲击波回收装置，通过炸药爆轰产生的冲击波作用于Pb₄O₃、ZrO₂和TiO₂混合物粉体以合成PZT95/5粉体。通过对回收粉体进行的X射线衍射（XRD）分析，并结合冲击波理论，从实验和理论两个方面探讨了PZT粉体的合成机理和过程。结果表明，PZT的合成反应与Pb₃O₄的分解反应几乎同时进行，由于冲击波的特殊性，系统的温度和压力能同时满足Pb₃O₄分解和PZT合成的反应热力学条件，由Pb₃O₄分解的PbO一旦形成，就立刻与ZrO₂、TiO₂等氧化物反应生成PZT；冲击波合成PZT粉体属于特殊的固相反应，物质的扩散速度和反应速度大大提高。     

陶瓷材料在压剪联合冲击加载下动态响应的实验研究

 应用57 mm压剪炮和双磁场IMPS粒子测试系统对95%的Al₂O₃陶瓷材料在压剪联合加载条件下的力学行为进行了实验研究,测量得到了材料内部压缩波（P波）、剪切波（S波）的加载、卸载和传播规律。对剪切波的衰减随载荷的变化进行了研究,初步得到95% Al₂O₃陶瓷材料在压剪联合载荷冲击下发生损伤的纵向应力阀值是4.86 GPa。     

铝硅酸盐钙钛矿的晶格参数

 本文根据MgSiO₃－CaSiO₃－Al₂O₃系统在高温超高压下（p>40 GPa，T~1 500 ℃）合成铝硅酸盐钙钛矿的实验结果，并通过(Mg,Al)(Si,Al)O₃钙钛矿和(Mg,Fe)SiO₃钙钛矿的对比，研究组分对钙钛矿的晶格常数、畸变和稳定性的影响。查明在650 km的地震波速度不连续面以下的地幔中，Al₂O₃和CaO的存在形式。     

块状密实铁/蓝宝石界面的冲击温度测量

 利用二级轻气炮技术并结合对称碰撞方法对铁样品进行了冲击加载,通过测量铁/蓝宝石的界面光谱辐射亮度获得该界面的冲击温度。实验中,采用了新的样品/窗口界面制备途径和更加可靠的高温计标定方法,有效地消除了直接接触界面的“尖峰”辐射现象,观测到了Fe/Al₂O₃接触界面的稳定辐射。实验结果表明,在164 GPa冲击压力下Fe/Al₂O₃的界面温度为（3 950±180） K。     

稀土焦绿石化合物R2Fe4/3W2/3O7的高温高压稳定性研究和X射线相分析

 本文利用X射线粉末衍射和位敏探测技术，研究了R₂Fe_4/3W_2/3O₇（R=Er、Yb、Dy）化合物经高温高压处理后的变化情况。在3.7 GPa，1 200 ℃条件下，六方相R₂Fe_4/3W_2/3O₇化合物按两种方式分解，而直接由R₂O₃，Fe₂O₃和WO₃原料出发，经上述同样的高温高压条件合成所得的产物与六方相高温高压分解产物相同，均为R₂WO₆、RFeO₃、WO₃和Fe₂O₃的多相聚合物。同时给出了R₂Fe_4/3W_2/3O₇六方相高温高压下的稳定区范围。     

高压高温下B2O3与Mg和Li3N的反应

 通过B₂O₃与Mg和Li₃N分别在不同温度压力条件下的反应，用X射线方法研究了生成物的物相。当采用Mg与B₂O₃为原料时，其产物是Mg₃B₂O₆；用Li₃N与B₂O₃反应时，产物中除了Li₃BO₃，还有立方氮化硼（cBN）生成。这表明，当原料中含有相同数量B₂O₃时，用Mg和Li₃N分别作触媒合成立方氮化硼，将得到不同的结果。     

高压下制备高密度的Bi系超导体

 首次直接用高压烧结而不必进行任何退火后处理获得超导Bi_0.8Pb_0.2SrCa₂O_x陶瓷样品。此样品是由名义组分为Bi_0.8Pb_0.2SrCa·Cu₂O_x的超导体在1.0 GPa、500 ℃处理2 h后制得的，其零电阻转变温度为97 K。以前未见报导过如此好的结果。高压下烧结的Bi_0.8Pb_0.2SrCa·Cu₂O_x超导体的密度可达6.23 g/cm³（约为理论密度的95%），这比常规法制得的样品的密度（大约4~5 g/cm³）高得多。     

高压合成的硼酸锶掺Eu2+离子发光特性的研究

 本文首次采用高压方法合成了Sr₃B₂O₆:Eu²⁺、Sr₂B₂O₅:Eu²⁺、SrB₄O₇:Eu²⁺一系列硼酸盐，研究了它们和SrB₂O₄:Eu²⁺的常压与高压合成产物的发光光谱、强度及效率的变化，以及发光与其结构的关系。由于硼酸盐在高压处理后，结构发生变化，因而光谱及发光强度均有所改变。尤其对SrB₂O₄:Eu²⁺，在适当的合成压力条件及一定的激光条件下，其量子发光效率比常压提高80倍以上。     

Ti1-xCexO2体系纳米粉体的制备及其结构表征

 采用溶胶凝胶法制备了纳米Ti_1-xCe_xO₂系列样品。利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨电子显微镜（HRTEM）对纳米Ti_1-xCe_xO₂系列样品颗粒尺寸、形貌以及固溶区范围和物相组成进行了研究；同时，采用Rietveld结构精修的方法研究了Ce的不同掺杂量对TiO₂晶体结构的影响。实验结果表明，Ce掺杂TiO₂能够形成Ti_1-xCe_xO₂固溶体，Ti_1-xCe_xO₂的固溶区范围在x=0～0.06之间，Ti_1-xCe_xO₂的晶粒度为5～10 nm，平均颗粒粒度约35 nm，且粒度均匀。     

冲击载荷下Al2O3陶瓷的动态响应

 通过平面飞片碰撞实验，研究了质量分数为90%的Al₂O₃陶瓷在0～11.0 GPa的动态响应行为，给出了该材料的Hugoniot弹性极限（σ_HEL）、动态屈服强度、高压声速和Hugoniot曲线。结果表明：当冲击应力在σ_HEL≈11.0 GPa的范围内，Al₂O₃陶瓷的塑性区压缩特性表现出较明显的弥散行为；在远低于σ_HEL的应力区，Al₂O₃陶瓷已表现出明显的压缩损伤效应，即出现所谓的破坏波效应。     

多层铁电陶瓷击穿分析及优化

建立了多层串联PZT95/5爆电换能组件3维数值模型,对固化封装条件下陶瓷介质击穿问题进行了计算分析,计算结果表明:在不改动器件外部结构尺寸条件下,采用等厚度PZT95/5叠片结构布局对进一步提高输出电压方面存在瓶颈。为克服上述影响以及降低爆电换能组件击穿概率,提出了PZT95/5铁电陶瓷非等厚度布局解决方案。为实现上述设想,通过引入不等式约束条件计算得到一组非等厚度优化布局,将爆电换能组件所用PZT95/5铁电陶瓷数量减至19片,同时有效实现该布局下,各片PZT95/5陶瓷电压均低于对应厚度击穿电压的优化目标。     

多层铁电陶瓷击穿分析及优化

建立了多层串联PZT95/5爆电换能组件3维数值模型,对固化封装条件下陶瓷介质击穿问题进行了计算分析,计算结果表明：在不改动器件外部结构尺寸条件下,采用等厚度PZT95/5叠片结构布局对进一步提高输出电压方面存在瓶颈。为克服上述影响以及降低爆电换能组件击穿概率,提出了PZT95/5铁电陶瓷非等厚度布局解决方案。为实现上述设想,通过引入不等式约束条件计算得到一组非等厚度优化布局,将爆电换能组件所用PZT95/5铁电陶瓷数量减至19片,同时有效实现该布局下,各片PZT95/5陶瓷电压均低于对应厚度击穿电压的优化目标。     

冲击波加载下PZT95/5铁电陶瓷电响应的数值模拟

 在爆炸冲击波垂直加载下,考虑了介质的松弛现象及其有限电导率,建立了PZT95/5铁电陶瓷电响应的数学模型。利用这一模型,分析了PZT95/5在短路、电阻、电容和电感等各种负载下的电响应。理论模型与实验结果较好地符合。     

铁电体电源中介质电阻特性及对输出电荷的影响

爆炸驱动铁电体脉冲电源利用铁电陶瓷在冲击压力作用下去极化释放电荷而产生电流,可以作为脉冲功率源的初始电源,也可直接驱动高阻抗负载产生脉冲高电压。通常情况下,铁电陶瓷可以看作理想的绝缘体,但在数GPa冲击波压力作用下,铁电陶瓷电阻率可能会明显下降并形成漏电导,使部分去极化释放电荷在铁电陶瓷内部流失,导致铁电陶瓷剩余极化电荷输出效率下降。以PZT95/5铁电陶瓷作为初始储能介质,以爆炸冲击波加载PZT95/5铁电陶瓷释放电荷对脉冲电容器充电,充电结束后电容器电压维持期间检测到明显的反向电流,根据铁电陶瓷输出电流和工作电压,得到冲击波作用过程中铁电陶瓷的瞬态电阻率曲线,并分析了电阻率下降对输出电荷的影响。进一步研究表明,冲击压力在铁电陶瓷边侧产生的稀疏波是引起电荷输出效率降低的主要因素,而铁电陶瓷电阻率下降对电荷输出效率的影响很小。     

(111)取向生长Pb(Zr0:95Ti0:05)O3纳米晶薄膜的铁电与热释电特性

" 在Pt/Ti/SiO2/Si基片上用溶胶-凝胶法与快速退火工艺制备了300 nm厚的锆钛酸铅Pb(Zr0:95Ti0:05)O3 (PZT95/5)反铁电薄膜．结果显示600~700 ℃晶化处理的钙钛矿PZT95/5薄膜具有高度(111)取向生长特性．薄膜的电性能测量采用金属-铁电-金属电容器结构．在20 V电压作用下,600~700 ℃晶化处理的PZT95/5薄膜显示出饱和电滞回线．在1 kHz下,600、650和700 ℃晶化的薄膜介电常数与损耗分别为519与0.028、677与0.029、987     

爆电换能脉冲大电流输出研究

 基于爆电换能原理,使用掺铌的PZT 95/5陶瓷组装换能器件,在垂直工作模式下,对爆电电源LRC电路响应进行了理论分析,并开展了脉冲大电流输出实验研究。实验采用多组PZT 95/5铁电陶瓷并联,利用平面波发生器作为冲击加载手段,获得了峰值5 kA以上的脉冲大电流,初始电流上升速率可达10~20 GA/s。实验结果与理论设计符合较好。     

冲击波加载下PZT 95/5铁电陶瓷的电阻率研究

利用炸药爆炸产生的平面冲击波,研究了垂直模式冲击波加载下PbZr_0.95Ti_0.05O₃ (PZT 95/5)铁电陶瓷冲击波压缩区域的电阻率变化.在建立的模型中考虑了冲击波压缩区域的有限电阻率,计算结果表明：在压力约2.0GPa,负载短路的条件下,PZT 95/5铁电陶瓷冲击波压缩区域的电阻率从初始10⁷—10¹¹Ωcm迅速降到最小值约40Ωcm,然后基本保持在120—140Ωcm之间. 关键词： PZT 95/5铁电陶瓷 冲击波 电阻率     

冲击加载下PZT 95/5铁电陶瓷的脉冲大电流输出特性

极化了的PZT 95/5铁电陶瓷在冲击波作用下发生铁电相到反铁电相的结构相变，释放出被束缚的电荷，流经外电路，形成脉冲电流.基于这一原理，针对低感、低阻负载的要求，对PZT 95/5铁电陶瓷 LRC电路响应进行了理论分析，并开展了实验研究.实验采用多组PZT 95/5铁电陶瓷并联，获得了前沿小于500ns，峰值大于5kA的大电流. 关键词： PZT 95/5铁电陶瓷 冲击波 爆电电源     

冲击加载下PZT-95/5陶瓷铁电－反铁电相变实验研究

 用石英计测量了PZT-95/5陶瓷在冲击波作用下发生铁电－反铁电一级相变时产生的双波结构，相变起始压力约为0.5 GPa。对不同状态下的PZT-95/5陶瓷材料进行了扫描电镜电畴分析，结果表明，在该压力区域陶瓷发生了铁电－反铁电相变。