2015年  29卷  第4期

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人工翡翠的高温高压合成及表征
胡艺, 贺端威, 胡启威, 刘方明, 刘银娟, 王永坤, 张瑜
2015, 29(4): 241-247. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.001
摘要:
模拟天然翡翠成矿原理,采用优化的合成工艺,在高温高压下将非晶质的翡翠成分粉末转化为晶态翡翠,部分合成翡翠的质地温润细腻、色泽均匀,具有高档翡翠的品质。X射线衍射(XRD)物相分析和扫描电镜(SEM)显微分析结果表明:合成样品结晶矿物为硬玉,且结晶程度较好,晶粒细密,编织致密有序。拉曼光谱显示,合成翡翠的拉曼特征峰位与天然翡翠一致,且谱线尖锐,表明其结晶程度高。合成翡翠的硬度、密度和热稳定性等常规宝玉石参数也与天然翡翠接近。研究发现,在实验所采用的温度、压力范围内,温度对合成翡翠晶粒的生长和编织情况有很大的影响。
磁驱动飞片加载下纯铁的冲击相变和层裂特性
曹落霞, 胡海波, 陈永涛, 王桂吉, 汤铁钢
2015, 29(4): 248-254. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.002
摘要:
使用磁驱动装置CQ-4发射紫铜飞片对纯铁样品进行一维平面应变加载,采用高精度激光位移干涉仪(DPS)记录飞片和样品的自由面速度历史。结果显示,当纯铁样品在加、卸载过程中有αε相变发生时,样品的层裂强度达到3.4 GPa,比已报道的未发生相变的纯铁的层裂强度(1.2~1.9 GPa)有明显提高,其原因可能是纯铁材料在经历αε可逆相变时,内部晶格产生了大量的位错。通过分析样品的自由面速度历史,判断出样品发生了自由面浅表层裂现象。在对飞片和样品中的应力波系进行分析时,若只考虑塑性波和相变波在界面的反射稀疏波与飞片传入样品靶中的稀疏波之间的相互作用,将无法解释实验观测到的自由面浅表层裂现象,因此该现象可能与纯铁样品在逆相变过程中产生稀疏冲击波有关。
高温高压烧结高硬度高致密度块体金属钨及钨基合金W-TiC
陈宏洋, 彭放, 刘平平, 王永坤, 段文瑞, 刘冬琼, 杨兴辉, 李春霞, 贺端威
2015, 29(4): 255-262. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.003
摘要:
采用高温高压烧结方法,烧结纯钨和TiC颗粒弥散增强W-TiC合金材料,对钨及W-TiC合金的烧结致密化行为和力学性能进行了研究。结果表明:在压力为5.0 GPa、温度为1 500 ℃的条件下烧结15 min可获得良好的烧结样品,块体钨的致密度达到99.3%,硬度达到6.43 GPa;在相同的高温高压烧结条件下,添加质量分数为1.5%的TiC,获得的W-TiC合金致密度达到99.0%,硬度达到7.58 GPa。极端高压环境不但能抑制钨及钨合金在烧结过程中的晶粒长大,还能降低烧结温度,提高烧结效率,增加烧结体的致密性。在此基础上进一步探索了钨及钨基合金W-TiC的高压烧结动力学、微观结构、机械性能与烧结压力和烧结温度的关系。
碳化硅-金刚石超硬复合材料的弹性性质
王志刚, 徐亮, 李绪海, 王海阔, 贺端威, 孟川民
2015, 29(4): 263-267. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.004
摘要:
在六面顶压机装置上,采用完全静水压声速测量技术,同时测量了碳化硅-金刚石复合材料在0~4.3 GPa压力范围内的纵波声速(vp)和横波声速(vs),获得了其弹性模量与压力的关系。研究发现:当压力小于1.4 GPa时,由于材料内部微孔隙闭合,材料声速随压力的升高而增大;随着压力的继续增加,微孔隙闭合完毕,声速趋于稳定值。常压下,碳化硅-金刚石复合材料的剪切模量高于体积模量;而高压下微孔隙对纵波声速的影响明显大于横波声速,导致体积模量在约1.4 GPa时超过剪切模量。在1.4~4.3 GPa压力下,碳化硅-金刚石复合材料的体积模量和剪切模量分别约为360和350 GPa。
冲击作用下PBX炸药预制孔洞塌陷过程的实验探索
傅华, 李涛, 吴廷烈, 张光升, 李克武
2015, 29(4): 268-272. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.005
摘要:
采用显微镜头、光纤传像束、高速相机相结合的拍摄方法,利用电爆炸驱动低速飞片技术和快响应热电偶测温技术,初步建立了毫米级小尺寸炸药冲击响应的测试方法,实现了对亚毫米尺度预制孔洞缺陷的实时动态观测,获得了固体炸药孔洞(直径500 μm)动态塌陷过程的图像和温升历程,为开展热点形成、点火及成长过程的实验研究奠定了基础。
基于三维表征方法量化二维技术得到的高纯铝动态损伤分布误差
祁美兰, 冉小霞, 别必雄, 范端, 李平
2015, 29(4): 273-278. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.006
摘要:
采用传统的二维(2D)金相分析方法估算受冲击作用后金属样品中孔洞的空间损伤分布时,通常未对误差进行量化。应用传统的二维金相分析方法和三维(3D)高分辨率X射线断层扫描方法,分别计算了不同受损程度的高纯铝样品中孔洞的空间损伤分布,比较和分析了两种方法的优、缺点,给出了二者之间的相对误差与飞片撞击速度之间的关系。研究结果可为材料损伤的空间分布统计提供有益的参考。
磁驱动准等熵压缩铝物理量的数值分析
赵继波, 孙承纬, 罗斌强, 王桂吉, 蔡进涛, 谭福利
2015, 29(4): 279-285. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.007
摘要:
根据一维磁流体力学计算程序SSS/MHD的控制方程组,建立了磁驱动准等熵压缩台阶铝的计算模型,并对铝中的物理量变化过程进行了数值计算。在计算得到的电流和样品后界面粒子速度历程与实验测试结果相符合的基础上,分析了负载构型(样品)的动态电感变化、磁扩散规律,以及温度、密度、压力和速度等物理量的分布和变化规律。研究结果对深入认识磁驱动准等熵压缩物理过程和改进实验设计具有重要意义。
利用前沿推进法计算复杂炸药结构的起爆时间
王瑞利, 林忠, 魏兰, 刘学哲
2015, 29(4): 286-292. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.008
摘要:
在各种工程定向爆破技术和爆轰数值模拟中,有时需要预先知道从起爆位置到装药内部某位置的起爆时间。为此,基于惠更斯原理,将网格生成前沿推进法的思想引入炸药爆轰计算中,给出了一种从炸药起爆位置到装药内部任意位置起爆时间的计算方法,通过几个数值算例验证了其有效性。该计算方法的特点是对于任何复杂装药结构均可给出从起爆位置到装药内部任意位置的起爆时间。
局部淬火金属柱壳破碎性的研究
沈正祥, 袁书强, 陈炯, 刘峰涛, 周春华, 王芳, 杨辉
2015, 29(4): 293-298. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.009
摘要:
采用局部淬火技术对40Cr钢柱壳进行预制处理,考察了淬硬区和基体的组织特征,并对柱壳的破碎性能进行了研究。结果表明:预制后淬硬区组织主要为针状和板条状马氏体,晶粒细化,并且脆性变大。基于此性能差异,柱壳在内部载荷作用下按设计方式破碎,破片质量分布均匀,穿透性符合要求。研究结果可为弹体设计提供一定的参考。
填充介质圆柱壳在侧向爆炸冲击作用下的变形型面研究
李翔宇, 王马法, 董文朴, 梁民族
2015, 29(4): 299-306. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.010
摘要:
对填充介质圆柱壳在侧向爆炸冲击作用下的变形型面进行了实验研究,获得了圆柱壳的最终变形型面。基于刚塑性动力学中的塑性铰理论建立了相应的分析模型,将圆柱壳划分为多个首尾相连的刚性方杆,利用方杆的平动、转动描述圆柱壳的变形过程,详细推导了相邻方杆间弹簧力、弯矩和偏折角等的表达式,考察了侧向炸药覆盖宽度和圆柱壳初始速度等因素对变形型面的影响。研究结果表明:所建立的分析模型能够有效地预测圆柱壳的变形型面,侧向炸药覆盖宽度和爆轰威力是影响圆柱壳最终变形型面的关键因素,可通过调整侧向炸药的覆盖宽度和圆柱壳初始速度实现不同的圆柱壳变形型面。
环境湿度对瓦斯爆炸特性的影响
刘丹, 司荣军, 李润之
2015, 29(4): 307-312. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.011
摘要:
为了解煤矿井下气体爆炸作用的规律,实验研究了不同环境湿度条件下的气体爆炸极限和爆炸压力,分析了水蒸气组分对瓦斯爆炸压力的抑制作用。研究结果表明:预混气体由干燥向水蒸气饱和状态转变时,瓦斯爆炸下限上升0.11%,爆炸上限下降0.31%,爆炸极限范围缩小,相应的最大爆炸压力和最大压力上升速率分别由0.802 MPa和23.38 MPa/s衰减到0.746 MPa和18.59 MPa/s,预混气体中的水蒸气起到抑制瓦斯爆炸的作用效果。
人造金刚石的制备方法及其超高压技术
韩奇钢
2015, 29(4): 313-320. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.012
摘要:
介绍了天然金刚石的生长机理和人造金刚石的发展历史,从静压法、动压法和低压法3种方法概述了人造金刚石制备方法的研究现状;针对4种现今普遍使用的金刚石合成装置,即两面顶、四面顶、六面顶和分割球高压装置,阐述了其结构设计和使用现状;总结了金刚石行业目前存在的主要问题,并对其发展趋势进行了展望。