[100]LiF单晶在60 GPa以内冲击加载下的高压屈服强度特性

获取光学窗口自身的高压强度特性是开展材料高压高应变率冲击响应行为精密测量和数据反演的重要基础。利用平板撞击和双屈服面法,通过冲击-卸载、冲击-再加载原位粒子速度剖面精细测量和数据反演,获得了约60 GPa范围内[100]LiF屈服强度特性随冲击压力的变化规律。结果表明:在实验压力范围内,[100]LiF的屈服强度随加载压力的提高而显著提高,压力硬化效应显著;同时,LiF在冲击加载下的屈服强度高于磁驱准等熵加载结果,应变率硬化效应强于热软化效应。采用Huang-Asay模型确定了可描述冲击加载[100]LiF强度特性的本构模型参数,为LiF在强度、相变、层断裂等加窗测量实验中的深入应用和数据准确解读提供了重要支撑。     

激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的动态力学性能及其本构关系

为了开展激光选区熔化（SLM）增材制造钛合金的动态力学性能研究,分别采用热模拟材料试验机、分离式霍普金森压杆装置对激光选区熔化钛合金在不同温度下进行了准静态和动态压缩实验,并基于实验结果拟合Johnson-Cook本构模型,同时对钛合金在高温、高应变率下的力学行为进行了有限元模拟。结果表明,相对于铸造或锻造钛合金,激光选区熔化钛合金具有更细小、均匀的组织,使其屈服强度有明显的提升,且表现出明显的应变率强化效应和热软化效应。有限元模拟结果与实验有着较高的重合度,进一步验证了本构参数的有效性,为扩大激光选区熔化技术及其产品的应用提供了理论基础。     

铝的动态屈服强度测量及再加载弹性前驱波的形成机理分析

利用激光干涉测速技术(VISAR)测量LY12铝合金在20—34 GPa冲击压力下经历加载-卸载和加载-再加载过程的样品/窗口界面粒子速度剖面，采用AC方法确定了具有较高精度的动态屈服强度值.实验结果和文献发表的数据具有较好的一致性.通过以平面焊接方式制作组合飞片，克服了组合飞片在气炮发射过程中可能发生分离的技术困难，使铝的动态屈服强度测量压力范围从22 GPa扩展到了34 GPa.同时，根据对不同实验条件下的加载-再加载过程的比较，对再加载弹性前驱波的形成机理进行了讨论，认为位错是形成该现象的主要原因.     

三级炮加载技术在超高压状态方程研究中的应用

根据阻抗梯度飞片设计原则和超高速数值模拟技术设计出一种新的叠层波阻抗梯度飞片,并利用三级炮加载技术将Ta飞片加速至9 km/s以上,测量了Ta在超高压下的状态方程。三级炮实验实现了冲击波速度与粒子速度的同时测量,Ta的Hugoniot数据与文献中发表的数据具有很好的线性关系,说明三级炮加载技术适合于材料超高压状态方程研究。     

冲击波作用下铝的准弹性卸载行为

根据一维应变冲击波的基本关系,将Cochran 等定义的有效剪切模量与准弹性卸载过程的纵波和体波声速关联起来,并藉此研究了冲击波作用下铝的准弹性卸载特性. 利用VISAR高压声速测量技术获得了LY12铝在20$\sim$100\,GPa压力下沿着准弹性卸载过程的有效剪切模量,结果表明LY12铝的有效剪切模量随卸载应力的下降而迅速下降. 采用与卸载应力成线性关系的方程对有效剪切模量进行了近似描述,该方程的斜率随初始冲击压力的增加而增加,体现了准弹性卸载行为的压力相关性. 将有效剪切模量结果与准静态实验结果进行了比较,由此分析了冲击波作用下准弹性卸载过程的可能物理机制. 应用有效剪切模量方程对6061铝合金的准弹性行为进行了模拟,计算结果与实验结果符合很好.      

基于大型激光装置的材料塑性变形行为微介观研究进展

微介观尺度下材料结构的实时演化行为是决定其动态力学性能的关键因素。大型激光装置作为集加载和诊断能力为一体的综合实验平台，为高温、高压、高应变率等极端条件下材料动态力学性能的微介观尺度研究提供了重要支撑。随着激光功率密度和脉冲整形能力的不断提升，实验所能探索的压力（101～103 GPa）及应变率（106～1010 s?1）范围不断突破；而利用激光打靶产生的高亮X射线脉冲作为探测源，建立动态衍射和成像技术，可以实现高空间和时间分辨率下材料塑性变形机制的实时原位研究。简要介绍了基于大型激光装置的原位微介观实验技术及其在材料塑性变形行为研究中的应用，系统梳理了近二十年来具有代表性的研究成果，阐明了相关研究对推动材料动态响应多尺度物理建模的重要价值。     

双屈服面法测量金属材料动高压屈服强度的若干改进

在J.R.Asay等提出的双屈服面法（简称AC方法）测量动态屈服强度的基础上,对实验设计和数据处理做了部分改进。在实验设计方面,在满足实验物理设计的前提下,将 AC方法的卸载实验装置(双层飞片和双台阶样品)简化为单飞片和单台阶样品,以简化波系作用,并减少了声速测量不确定度的引入因素。在数据处理方面,发现由Lagrange声速和工程应变关系曲线外推求预冲击态的体积声速容易引入较大的不确定度,而通过Lagrange声速和粒子速度关系曲线可以更清晰地得到塑性卸载起始点,使图解法和积分法得到的屈服强度值趋于一致。利用改进后的AC方法,得到了低温退火后LY12铝在20.0 GPa预冲击压力下的屈服强度为0.6 GPa。     

密度梯度飞片实现复杂加／卸载过程的数值模拟

采用流体动力学计算方法,通过数值计算给出了满足复杂加／卸载过程要求的几种密度梯度飞片结构特征。从计算给出的速度波剖面可见,密度梯度飞片波阻抗分布对加／卸载过程和加／卸载强度非常敏感。通过精心设计准连续型变阻抗的密度梯度飞片,可以进行不同复杂加／卸载过程的物理模型设计和实验研究,这样的梯度飞片具有产生可控制的加／卸载路径的能力。     

反向碰撞法测量Sn的高压卸载声速

采用任意反射面速度干涉系统,通过对窗口碰撞面做特殊防护处理,发展了反向加载测量高压卸载声速的实验技术,解决了以往因使用缓冲层而不能得到样品材料体积声速的局限.利用该方法测量了Sn样品在37—80 GPa压力范围内的高压卸载声速,得到了较高精度的声速测量结果(纵波声速测量误差约为2%,体积声速误差约为5%),且与热力学理论计算结果一致. 关键词： 卸载声速 反向碰撞法 任意反射面速度干涉系统 Sn     

超高速发射中缓冲层材料对钽飞片速度影响的数值分析

 在超高速发射技术研究中,缓冲层材料起着十分重要的作用。通过数值计算,分析了TPX缓冲层材料的厚度对高阻抗钽飞片超高速发射速度的影响,给出了最优的缓冲层材料厚度,对于0.3和0.5 mm厚的钽飞片,选取不同厚度的TPX缓冲层材料,钽飞片中心速度的相对误差达到5%～6%;为了比较不同缓冲层材料对钽飞片速度的影响,还给出了相同厚度的TPX和Lexan材料作缓冲层时,钽飞片的中心速度和压力历史的二维计算结果。