【摘 要】
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通过开展平板冲击实验,本工作对比研究了19-94 GPa冲击压力范围内YAG单晶、多晶透明陶瓷的光学透明性变化及力学响应。发现单晶和多晶陶瓷在49 GPa处仍能保持良好的透明
【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重点实验室,四川绵阳,621999四川大学物理科学与技术学院,四川成都,610065
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通过开展平板冲击实验,本工作对比研究了19-94 GPa冲击压力范围内YAG单晶、多晶透明陶瓷的光学透明性变化及力学响应。发现单晶和多晶陶瓷在49 GPa处仍能保持良好的透明性,但随着压力升高,二者的光学透明性均逐渐下降,多晶陶瓷的透明性与单晶样品相接近。此外,多晶陶瓷的自由面粒子速度剖面在23-86 GPa压力范围内呈现出双波结构,随后在91 GPa处变为单波结构,不同于单晶样品在压力高达94 GPa仍呈现出双波结构。并且多晶陶瓷的弹性前驱波应力值(HEL)基本不随终态压力发生变化,～14GPa, 而单晶样品的HEL却随着终态压力的升高而逐渐升高,可高达30 GPa,呈现出明显压力相关性。基于弹簧-格点模型,我们分析了单晶和多晶力学响应差异的微观机理,发现样品内部冲击损伤会导致弹性前驱波应力幅值随着在样品内传播距离的增加而衰减,直至趋于最小稳定值。相较于单晶样品,多晶陶瓷内大量的沿晶断裂和穿晶断裂更容易削减弹性前驱波应力幅值,使其到达样品自由面时已趋于稳定值,导致实验上未观测到明显压力相关性。本工作表明YAG透明陶瓷在50 GPa内可用作冲击实验窗口材料,并且其HEL未表现出明显的压力相关性,在光学窗口的折射率修正中较单晶更具优势。
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