磁驱动固体套筒实验模拟中的电流系数

采用不可压缩理论模型,对FP-2装置上开展的磁驱动固体套筒实验进行了模拟分析。模拟结果表明,无论是二维磁流体力学理论模型,还是其他不可压缩理论模型,回流罩结构磁驱动固体套筒的边界磁感应强度公式中都包含一个小于1的套筒电流系数。对不同套筒厚度、不同套筒半径条件下磁驱动固体套筒实验的电流系数进行了模拟,发现电流系数不仅与套筒内半径有关,还与套筒厚度有关;套筒内半径越大,套筒电流系数越小;套筒厚度越大,套筒电流系数越小。准确掌握磁驱动固体套筒电流系数的变化规律,可使磁流体程序从磁驱动固体套筒实验的后验模拟发展为精确预测,使磁流体力学模型真正具备正确设计和指导磁驱动固体套筒相关实验的理论能力。

不同应变率加载下硅的高压相变行为

高压相变是凝聚态物理、地球与行星科学、材料科学等领域关注的核心问题之一,而加载应变率是相变动力学过程的重要影响因素。由于动态加载下物质相结构原位诊断技术的不足以及宽广加载应变率下物质高压相变系统实验研究的缺失,难以开展基于原子尺度物理机制的相变动力学过程建模和数值模拟研究。由于硅的高压相极其丰富,且拥有大量亚稳相,动力学因素在其高压相变过程中发挥着至关重要的作用,因此,硅是研究高压相变动力学的理想材料,对普适相变动力学过程的理论建模具有重要意义。以硅为例,介绍其在准静态、中等应变率和高应变率加载下的相变行为,探讨加载应变率对其高压相变行为的影响。

Ti-Pt周期调制梯度材料的制备及准等熵加载特性

基于波阻抗梯度材料的准等熵加载技术是掌握材料动态响应特性的重要技术手段,对于提升材料服役性能至关重要。采用电子束蒸发镀膜技术成功制备出Ti-Pt周期调制梯度材料,通过对周期层内双组分(Ti和Pt单层)厚度的调控,实现了波阻抗的宏观梯度变化。梯度材料实测总厚度与理论设计总厚度的误差仅为1.67%,并且实测平均硬度及弹性模量分别为2.8和99.8 GPa。材料内部层界面清晰,物相分析未发现金属合金相。利用一级轻气炮驱动TiPt周期调制梯度材料加载5μm厚Al靶,在Al靶内产生冲击-准等熵加载波形。数值模拟结果与实验曲线在上升趋势上吻合良好,5μm厚Al靶处的粒子速度、应力和应变率曲线的准等熵段存在较大起伏,应变率曲线在正负值间持续振荡,并且振幅较大。应力云图显示周期调制梯度材料在加载过程中会形成多个波系的追赶、叠加、整合。数值模拟结果显示,当靶材厚度为60μm时,波系完成整合,转变为连续的压缩波。结合数值模拟结果开展了60μm厚Al靶的轻气炮加载实验,粒子速度曲线和应力曲线的准等熵段转变为平滑的加载波形,应变率曲线准等熵段振幅显著减小,实现了良好的准等熵加载效果。研究结果表明,周期调制梯度材料与靶材厚度需进行匹配设计,研究结果可为新型周期调制梯度结构的应用提供指导。

金刚石压腔高温高压实验的压力标定方法及其现状

介绍和评论了金刚石压腔中进行高温高压实验时的压力标定方法及其应用条件。其中红宝石和石英压标具有较高的准确度和精度,但前者不适合于高温和含饱和水条件下的标定,且在较低压力下误差较大,后者可用于高温且含水体系的压力标定,但仅适于低于2 0GPa时的压力标定。矿物状态方程是较可靠的方法,但不方便且受条件限制。采用水的状态方程进行压力标定,可以解决压腔中不允许有压标矿物的问题,但在实验过程中要求压腔的体积保持恒定。因此,在采用金刚石压腔进行高温高压实验时,应根据研究需要决定合适的压力标定方法,而且寻找新的压力标定方法仍是金刚石压腔高压实验的基础工作。

高压下的同步辐射能量色散粉末衍射

同步辐射已经成为高压研究的一个非常理想的光源。在北京同步辐射装置 (BSRF)上、结合金刚石对顶砧超高压实验技术建立起来的能量色散X射线粉末衍射系统 ,已用于物质状态方程和结构相变的研究。介绍了能量色散衍射方法 ,以及同步辐射原位测试过程。

激光驱动飞片技术的研究进展

激光驱动飞片技术具有产生的飞片速度高、装置简单、成本低等传统动高压加载技术无法取代的优点。在飞片的激光驱动原理、靶材结构、激光驱动飞片的性能测试和表征,以及激光驱动飞片技术在高压物理学、空间科学、材料微成形技术和炸药快速起爆技术中的应用等方面的研究进展进行了评述,指出了未来激光驱动飞片技术的研究和应用的发展方向。

用双灵敏度VISAR测量铜飞片自由面速度

用双灵敏度VISAR干涉仪测量了在冲击波和爆轰波驱动下 ,铜飞片自由面的连续速度。干涉仪有两种条纹常数 ,每个条纹常数和相应的条纹计数同时用于产生一个速度历史。通过比较两个速度历史并结合其它条件 。

快前沿紧凑型X光机研制

介绍了一种基于Marx发生器原理设计的快前沿紧凑型X光机,采用Marx发生器直接驱动X射线管的线路设计,封装在一个直径约为15 cm、长约1.2 m的不锈钢圆筒内。Marx发生器设计为15级单极性同轴结构,利用锐化开关与屏蔽外筒间的杂散电容来减小脉冲前沿,同时采用紧凑低电感设计来获得窄脉冲的输出。Marx发生器最大储能90 J,在充电电压为30 kV的情况下,75Ω负载上获得了前沿10 ns、脉宽40 ns、幅度360 kV的高压脉冲。实验结果表明X光机设计合理,实现了设备小型化目标,获得了快前沿高幅度的高压脉冲。研制的X光机的主要的参数为:脉宽35 ns;0.3 m处剂量约2.58×10^(-5)C/kg;焦斑2 mm。

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288μm范围内平面性较好,Al样品中的冲击波速度为3.15×106cm/s,对应的冲击波压力为1.66×1012Pa。

两种光纤探针在冲击波作用下的时间响应特性

对冲击波参数的测量开发了两种光纤探针,以满足强电磁环境和冲击压力较低的情况.一种是冲击自发光光纤探针,另一种是闪光隙光纤探针.这两种光纤探针分别利用融凝石英在受到冲击压缩时发光和氩气(或空气)隙在受到压缩时会产生很强的光辐射的机理研制而成的.自发光光纤探针在大于70 GPa冲击压力下,其信号上升时间在1～3 ns之间;闪光隙光纤探针在10～30 GPa的冲击压力下,其信号上升时间稳定在2～7 ns之间.

平面一维应变电炮加载技术研究

在分析电炮加载装置放电回路的基础上,探讨了电炮装置的设计原则。根据所提出的设计原则,设计和建立了一门储能14.4 kJ的电炮装置。实验测试结果表明,其性能参数诸如回路电感小于40 nH、放电周期7μs、飞片平面度小于40 ns、初始电流上升陡度达750 GA/s。与国内外的同类型装置的参数相比较,该电炮装置达到了较高水平,具有较好的性能。在此基础上,提出了获得平面一维应变加载对电炮装置的一般要求。

中国绵阳研究堆高压中子衍射谱仪在材料研究中的应用

中国绵阳研究堆(CMRR)的高压中子衍射谱仪(凤凰,HPND)由中子聚焦系统、探测器系统、高压加载与集成系统等部分组成,可进行常压高低温、高压环境下的中子衍射实验,其中子衍射实验的原位室温高压加载最高可达30 GPa,高温高压加载最高可达2000 K、10 GPa。目前,凤凰谱仪已被广泛应用于材料研究领域,如过渡金属氮化物、锂离子材料、磁性材料、含能材料、铁电陶瓷等。利用常规中子衍射、高低温中子衍射以及高压中子衍射技术,获得材料的原子精确占位、磁结构、晶体结构以及相变等信息。

基于铰链式六面顶压机的二级6-8模超高压大腔体内置加热元件的设计与温度标定

首次报道了一种新型的基于铰链式六面顶压机的二级6-8模大腔体静高压装置的内置加热元件的设计与温度标定。此加热组装结构简单,升温快,保温效果好,并有效地解决了国外基于两面顶压机构架下的二级6-8模内加热组装中热电偶在施加压力时易断的问题。以低成本的碳管为加热元件,采用直接和间接两种加热方式,用双铂铑(Pt6%Rh-Pt30%Rt)B型热电偶进行温度测量,并根据实验过程中加热功率与腔内实际温度的关系,对不同压力下腔体内的温度进行了标定。实验结果表明:此加热系统的油压达到40 MPa(腔体压力约10 GPa)时,温度可以达到1 700℃以上;在油压为30 MPa、样品室温度为1 000℃时,保温时间可达2 h,甚至更长;实验中获得样品的直径可达3 mm,高度可达7 mm,实现了在高温超高压条件下大样品的制备,满足了实验对产生高温超高压条件的需要。

离子液体在非均相催化反应中的应用研究进展

综述了离子液体和固定化离子液体在液-液和液/气-固等非均相催化反应中的应用研究进展,重点对浸渍法、键合法、溶胶-凝胶法等离子液体的固定化方法进行了评述,并指出了该研究领域目前存在的问题及发展趋势。

压缩CO_2中聚合物玻璃化转变温度的实验研究

玻璃化转变温度（Tg）是聚合物重要的特性参数，压缩CO2环境中聚合物的玻璃化转变温度的测定，更是超临界流体技术在聚合物科学领域中成功应用的前提条件。根据蠕变柔量实验原理，自建一套测定高压环境下玻璃化转变温度的实验装置。利用该装置对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）以及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）在大气中及压缩CO2环境中的Tg进行了测定。设定实验的平衡吸附温度为室温，平衡吸附压力范围分别为：PET，0～3．5MPa；PS，0～11．0MPa；PVC，0～9．0MPa；PMMA，0～4．5MPa。在大气中测定的结果与文献中的结果相吻合，表明所设计的实验方法及实验装置是可靠并有效的，可用于高压环境下聚合物的玻璃化转变温度的测定。从压缩CO2中的聚合物Tg测定结果可以看出，CO2对聚合物具有较明显的溶胀、增塑作用，可显著降低聚合物的Tg。

脉冲功率电源模块时序放电控制系统设计

设计了一套用于控制30个脉冲功率电源模块按时序进行放电的控制系统。该控制系统使用高速数字信号处理器作为主要控制芯片,采用高速光电转换器件及光纤作为触发信号传输系统,利用脉冲隔离变压器作为电源开关触发系统的主要隔离元件,在硬件方面实现了时序放电触发信号的高精度传输和高压隔离。同时,该控制系统使用优化的软件算法对数字信号处理器进行软件编程,实现了放电时序计算的优化控制,而且利用简易的计算机语言对上位机软件进行编写,实现对放电时序进行精确的设置,从而保证了时序放电的精确度。将该控制系统用于实际的30路脉冲功率电源放电装置的实验中,得到了良好的放电电流实验波形。根据时序触发波形及放电波形进行分析,该时序放电控制系统每路电源放电时间最小间隔可达到20μs,电流波形反映的触发时刻与放电时序设置时刻的延时误差分布在10~15μs,整个控制系统的性能符合设计的要求。

微喷加载装置中爆轰波阵面的测量

根据金属材料微喷射激光全息诊断技术的要求,提出了一种测量微喷加载装置中爆轰波波前形状的实验方法,利用快响应光纤探针阵列来测量传爆药柱加载飞片的冲击波波前形状,并根据所得的实验数据用计算机模拟出爆轰波波前的形状,给出冲击波到达飞片上表面的时间分散性曲线。

爆轰加载下TATB基钝感炸药的冲击-卸载-再冲击实验装置设计与模拟

在一些特殊的工程应用和意外事故中,炸药内部可能会受到多次冲击压缩和卸载作用从而使其起爆性能发生变化,因此,需要一种可以模拟多次冲击和卸载的实验加载装置,用以研究炸药在复杂载荷下的起爆响应。基于爆轰加载原理,提出并设计了一种可以实现完全卸载的冲击-卸载-再冲击的爆轰加载实验装置,利用数值模拟对该装置进行了仿真设计和参数优化,并通过实验验证了数值模拟的准确性和装置设计的可行性。结果表明:利用所设计的爆轰加载装置驱动钨镁双层飞片撞击TATB基钝感炸药,通过调整装置中的间隙宽度,可以对炸药实现完全卸载的冲击-卸载-再冲击加载,为后续研究炸药在复杂载荷多次冲击下的起爆响应提供了一种新的实验技术。

微波辅助法合成有机硅季铵盐

以叔胺和氯丙基硅氧烷为原料，采用微波辅助的方法，在150℃（三乙基二胺，65℃）下反应1．5h，合成了一系列有机硅季铵盐，通过LC-MS和^13C NMR对化合物进行结构表征，并采用无水滴定的方法确定产率。该方法反应时间短，产率高（84％～96％），为该类型化合物的合成提供了一种快速高效的新方法。

PVDF压电传感器及敏感单元设计关键技术

研究了聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性压电传感器敏感单元设计关键技术和工艺。通过传感器敏感单元设计、电极制作、极化和封装研究实现功能,结合动态冲击压缩实验,对自主研制的PVDF传感器在不同压力段进行标定和A类不确定度评价,实验数据的A类不确定度优于10%,说明所研制的PVDF压电传感器精度高、重复性好,能够满足0.3~10.0 GPa动态冲击压力测量应用需求。目前产品设计水平已达到6级,后续将进一步开展更高压段有效性的应用设计、温度补偿效应研究和工程化产品设计。