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198 未极化PZT95／5陶瓷冲击压缩性能研究 未极化PZT95／5陶瓷冲击压缩性能研究 刘高曼，杜金梅，王海晏，贺红亮，谭华 (中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室，四川绵阳 621900) 的Hugoniot曲线与初始密度值密切相关，密度高的PZT95／5陶瓷3．8GPa范围内的o～u关系接近线弹性。 关键词：PZT95／5；逆向加载；VISAR；冲击压缩 中图分类号：0347 文献标识码：A 1 引言 脉冲能源的研究开始于1956年发现的冲击作用下铁电陶瓷迅速去极化现象【11。通过对包括BaTi03， 称PZT95／5)是美国已用于冲击驱动脉冲能源装置上的核心功能材料【2】【3】。 行了广泛研究，研究的全面性与深入性极大地支持了铁电陶瓷脉冲能源在高新技术上的应用。本文研究 到了材料的o～U状态及陶瓷冲击压缩状态下的纵波声速。 2实验方法及技术 2．1实验原理 (1)Hugoniot状态测量 对任何材料测试Hugoniot状态的一种相对明确的技术就是“逆向冲击”实验：实验中待测材料被 加速碰撞已知Hugoniot性能的标准材料，碰撞界面的两边都产生平面波。由于碰撞界面的轴向应力和 粒子速度连续，因此通过测试标准材料的粒子速度和轴向应力确定待测材料的应力，速度Hugoniot状态。 (2)声速测量 逆向冲击实验的另一好处是可较好的测试材料的声速：在逆向冲击实验中，在较薄被测样品后面贴 上一块低密度材料，碰撞时产生的冲击波传递到后界面时将产生卸载波。通过测试冲击压缩样品的卸载 波到达时间，可以确定相应冲击状态的声速。逆向冲击实验技术与正向冲击实验技术相比，通过降低“样 作者简介：刘高曼(1973一)，女，博士研究生E-mail：cqh_bijet@,sohu．com 第四届全国爆炸力学实验技术学术会议 199 品／窗口’’界面阻抗失配产生反射波对后界面卸载波的影响，达到有效测试声速的目的【9】o 意。本研究中，激光干涉技术被用来测试PZT样品加速撞击熔融石英窗口的冲击界面速度和随后的卸 载波到达时间。 ToVISAR PZTBufferWmdow Unpoled n玛一一target Ul W U 95／5．2Nb 图1(a)逆向冲击实验装置结构图 图1(b)Hugoniot测量原理示意图 for Measurements Fig．1(a)ExperiInentalconfiguration Fi91．(b)SchematicofHugoniot the rcvese—impactexperiments usingreverse·impactapproach 窗口材料熔石英的Hugoniot弹性极限为9．8GPa，弹性段内o～u关系为四阶多相式关系【16】： o=131．7u．73．61u2+99．47u3．41．63U4 (1) 式中O单位：kbar；u单位：mm／gs。 实验加载状态下反铁电状态PZT陶瓷的中波结构为单波，陶瓷做飞片逆向撞击由熔石英缓冲层(缓 冲层的作用是减少飞片直接撞击窗口时的杂光对实验测量的干扰)和熔石英窗口组成的靶板的波系作用 与熔石英的冲击阻抗接近，因此分析中忽略了A点界面反射对飞片后界面卸载稀疏波的影响。 飞片击靶后，向熔石英窗口层传播的冲击波到达A点时，界面以速度Ul运动，VISAR信号起跳。 同时，从O点向样品后界面运动的冲击波到达样品后界面B点时，立即反射一卸载波，该卸载波到达 速。 声速： cl2磊一hDl