PZT 95／5铁电陶瓷的冲击压缩Hugoniot特性研究.pdfVIP

第22卷 第1期 高 压 物 理 学 报 Vo1．22。NO．1 2OO8年3月 CHINESE JOURNAL OF HIGH PRESSURE PHYSICS Mar．，2008 文章编号：1000-5773(2008)01-0030—05 PZT 95／5铁电陶瓷的冲击压缩 Hugoniot特性研究 刘高曼，杜金梅，刘雨生，谭 华，贺红亮 (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) 摘要：采用一级气体炮加载装置，利用加窗VISAR技术，对极化和末极化两种状态的 PZT 95／5铁电陶瓷进行了逆向冲击实验，在 0．52～3．8 GPa冲击压力范围内，得到了 PZT 95／5铁电陶瓷两种状态的O-U关系。对比文献已有实验数据显示，PZT 95／5铁电陶瓷的 Hugoniot曲线与初始密度值密切相关，高密度的PZT 95／5铁电陶瓷在O～3．0GPa压力范围 内的d一“关系接近线弹性，较低压力下不同极化状态的Hugoniot数据表明，PZT 95／5铁电陶 瓷发生了冲击相变。 关键词：PZT 95／5；逆向冲击；VISAR；冲击压缩 中图分类号：O521．2；0347．1 文献标识码：A 1 引 言 Pb (Zr Ti。．。 ) Nb。．。 0。(简称PZT 95／5)是冲击驱动脉冲能源装置中的核心功能陶瓷[】 ]， 常温下未极化PZT 95／5陶瓷是反铁电正交相(Ao)，但处于Ao和铁电三角相(FR)相界附近，在直流电 场的作用下，PZT 95／5陶瓷由A。相转变为亚稳的FR相，电极面储存电荷，有剩余极化强度P 存在。 在一定冲击加载条件下，PZT 95／5陶瓷发生FR—Ao相变 ，剩余极化强度消失，释放出被束缚的电荷， 电荷流经外电路，形成电流。PZT 95／5陶瓷冲击相变导致了脉冲放电，因此对PZT 95／5陶瓷冲击响 应特性的研究具有重要的意义。 PZT 95／5铁电陶瓷的冲击压缩特性长期以来受到人们的关注：Doran在早期用爆炸加载技术和高 速扫描相机研究了未极化PZT 95／5铁电陶瓷的 Hugoniot状态 ；1984年，ChhabildasE ]也对未极化 PZT 95／5铁电陶瓷进行了非轴向应变实验，测试了0．6～3．2 GPa应力范围陶瓷的Hugoniot状态； 2003年，SetchellE ]更系统地研究了由于加工方法的可变性所造成的不同密度、不同细观晶体结构的 PZT 95／5铁电陶瓷的冲击实验结果。综合国内外4O余年对PZT 95／5铁电陶瓷冲击压缩特性的研究 结果，得出了密度为7．30 g／cm。的PZT 95／5铁电陶瓷的多项式拟合的应力一粒子速度Hugoniot曲线， 如图l所示。对资料的收集与分析后发现，有关PZT 95／5铁电陶瓷冲击相变的研究结果很少，且在图 1拟合的Hugoniot曲线上，冲击相变发生的压力区间(约2 GPa)的数据点较少，不能完整反映陶瓷在冲 击加载下的相变过程。PZT 95／5铁电陶瓷Hugoniot性能的研究，特别是低压下冲击相变的研究，对其 在冲击驱动脉冲能源装置的合理应用有重要意义。 由于原材料和制作方法的不同，PZT 95／5铁电陶瓷的密度可以相差很大，密度较高(7．66 g／cm。) 的PZT 95／5铁电陶瓷的O-U数据仍非常有限，如图2所示。 本文介绍密度为7．76 g／cm。的PZT 95／5铁电陶瓷材料在约0．52～3．8 GPa压力范围段的冲击压 缩性能。 * 收稿日期：2007—03—05；修回日期；2007—04—26 作者简介：刘高曼(1973一)，女，博士研究生，副研究员，主要从事冲击波物理研究．E-mail：cqh — bijet(~sohu．tom 第1期 刘高曼等：PZT 95／5铁电陶瓷的冲击压缩Hugoniot特性研究 31 Particle velocity