【摘 要】
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由于其瞬态破坏效应,冲击加载下材料响应特性的机理研究存在较大的挑战,需要克服高时间分辨、高空间分辨、过程不可逆等技术难点.随着单发时间分辨X射线衍射技术的出现,
【机 构】
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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
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由于其瞬态破坏效应,冲击加载下材料响应特性的机理研究存在较大的挑战,需要克服高时间分辨、高空间分辨、过程不可逆等技术难点.随着单发时间分辨X射线衍射技术的出现,实时原位研究材料在冲击加载下的晶格排列成为可能.利用该技术,我们研究了多晶3Y-TZP陶瓷和多晶铋金属在激光冲击加载的相变过程.其中,一束10纳秒的激光脉冲被用于在样品中产生冲击压缩,而另一束延迟从同步辐射发出的100皮秒X射线脉冲用于探测瞬态晶体结构[1,2].在3Y-TZP陶瓷样品中,在冲击压力(9.8 GPa)远小于报道的相变压力(16 GPa)和Hugoniot弹性极限 (＞30 GPa)的情况下,材料发生了快速可逆的四边形-单斜固固相变[3].该相变应该是压缩和剪切共同作用下的马氏体相变.铋在激光冲击加载下发生了非常复杂的相变结构动力学,涉及到4个不同的晶体结构[4].在压缩过程(～11GPa)中,铋在4纳秒内发生了从Bi-Ⅰ相到Bi-Ⅴ相的直接转变,期间未观测到中间瞬态结构.而在卸载过程中,铋在30纳秒内经历了从Bi-Ⅴ相到Bi-Ⅲ相,再到Bi-Ⅱ相,最后回到Bi-Ⅰ相的一系列转变.该复杂过程的研究是利用其它动态测量技术所不能实现的.
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