脉冲激光加载下延性金属强度研究

The yield strength under high strain rate loading is a key parameter for solids under extreme conditions.The yield strength at nanoscale or super high strain rate may close to theoretic shear strength.Adopting yield strength under super high strain rate loading techniques to exploring the elastic-plastic behavior of matter will be an important experimental method to explore the extreme performance and plastic deformation of matter at microscale and mesoscale.Our proposal planed to investigate on the elastic-plastic behavior of matter under high strain rate shockless loading which produced by high power laser incident ablating on samples. Achieving the loading-unloading process of typical ductile metals(such as Al,Fe)by measuring the interface velocity history will be beneficial to gain the yield strength of metals under uni-axial loading.

材料在高应变率加载条件下屈服强度是极端环境下的关键材料参数，纳米尺度或极高应变率下的屈服强度或将接近材料的理论剪切强度。通过极高应变率加载方式研究材料的弹塑性行为，获得对应加载条件下的屈服强度将成为研究材料的极端性能和塑性变形微细观行为的重要实验方法。本申请拟采用高功率激光直接辐照样品产生高应变率无冲击加载方法，实现对典型延性金属材料（如铝、铁）加载卸载并测量获得界面速度历史，初步获取高应变率单轴应变加载下延性金属材料的屈服强度，研究材料高应变率加载下的弹塑性行为。

本报告依据申请书的研究内容，详细陈述了相关研究内容的研究进展情况。经过三年的努力攻关，课题组探索了超厚、高致密度激光靶的蒸镀技术，获得了密度2.69±0.04g/cm3的高纯度致密实验靶，完成了实验靶的显微分析工作，开展了实验样品的纳米压痕实验表征；采用透镜组技术实现了光束的矩形平顶均匀分布；针对线VISAR测量精度不足的问题，提出了新的激光干涉测速探针结构，并成功进行了实验验证；以正向Lagrange数值处理方法为基础，联合使用转换函数方法和反积分方法，建立了高精度的斜波压缩实验数据处理方法；在上海神光Ⅱ装置上开展了纯铝在激光驱动准等熵加载下的强度测量实验，实现了对输出激光波形的指数调节，获得了台阶靶的加载-卸载速度剖面，加载峰值压力60GPa，材料的屈服强度1.6GPa。按照本项目的研究计划，完成了项目的相关研究内容。