本發(fā)明屬于沖擊壓縮加載技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種沖擊壓縮加載回收盒及沖擊壓縮制備材料的方法。

背景技術(shù)：

隨著高新技術(shù)的發(fā)展，材料已經(jīng)與能源、信息并列成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱。在壓力和溫度作用下，材料的性質(zhì)可能發(fā)生奇特的改變，例如石墨在高溫高壓下通過相變轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸趬毫︶尫藕笕阅鼙３址€(wěn)定，這為我們尋找材料在極端條件下可以長期存在的亞穩(wěn)相提供基礎(chǔ)。通過壓力可以調(diào)節(jié)超導(dǎo)材料的電子結(jié)構(gòu)與磁學(xué)性質(zhì)；壓力引起的軟化學(xué)鍵到硬化學(xué)鍵的變化會導(dǎo)致材料的硬度也隨之改變。

輕氣炮是可發(fā)射各種形狀彈丸和不同速度的動高壓加載裝置，其中直徑在5.3mm-35mm不同口徑的二級輕氣炮系統(tǒng)，其彈速范圍一般為2km/s～8km/s，通過彈丸與靶體的碰撞可獲得十萬大氣壓到五百萬個大氣壓的沖擊壓力以及數(shù)十萬攝氏度的高溫高壓狀態(tài)，可研究材料在高壓下的狀態(tài)方程、電磁性能、沖擊合成新材料以及模擬行星的高速碰撞等現(xiàn)象。在常規(guī)合成方法中，達到高溫高壓狀態(tài)耗費在數(shù)十分鐘至數(shù)十小時不等；而基于輕氣炮的沖擊壓縮加載方法能在數(shù)十納秒至數(shù)百納秒形成高溫高壓環(huán)境，大大減少制備時間，并且輕氣炮沖擊壓縮加載技術(shù)具有加載時間快、壓力分布均勻、產(chǎn)品顆粒度細和燒結(jié)性能好等優(yōu)點。

在沖擊壓縮加載技術(shù)制備材料時，材料合成的溫度和壓力與飛片速度息息相關(guān)。許多回收裝置會加入一些測速或傳感裝置，以盡可能精確的測量沖擊速度，但是加入的測量工具會導(dǎo)致測量數(shù)值與實際數(shù)值有一定誤差。還有軟回收技術(shù)為了更好的獲得樣品，在回收裝置中放入容納多普勒光纖信號的緩沖材料，而且緩沖層較多，這會導(dǎo)致在溫度和壓力的計算過程過于復(fù)雜。此外，早期使用雷管的化爆法的回收裝置采用長方形構(gòu)造，導(dǎo)致回收裝置制作相對麻煩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，制作方便的沖擊壓縮加載回收盒。

本發(fā)明的另一目的是提供沖擊壓縮制備材料的方法，其合成速度快，壓力分布均勻。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種沖擊壓縮加載回收盒，包括臺座和螺旋蓋，臺座表面內(nèi)凹形成樣品倉，螺旋蓋安裝在樣品倉內(nèi)，與臺座可拆卸連接。

優(yōu)選地，所述螺旋蓋與臺座螺紋配合。

優(yōu)選地，所述螺旋蓋的頂部開設(shè)有直線溝槽。

優(yōu)選地，所述臺座和螺旋蓋由同一材料制成。

優(yōu)選地，所述臺座和螺旋蓋由紫銅或銅鋁合金制成。

優(yōu)選地，所述螺旋蓋包括相連的螺紋段和支撐段，螺紋段的直徑大于支撐段的直徑，樣品倉包括與支撐段直徑相同的第一倉以及與螺紋段螺紋配合的第二倉，第一倉的深度大于支撐段的長度。

本發(fā)明還提供一種沖擊壓縮制備材料的方法，包括以下步驟：

s1、將樣品粉末預(yù)壓成壓片；

s2、將壓片放入臺座的樣品倉內(nèi)，擰緊螺旋蓋，使壓片與樣品倉底部貼合，將回收盒放入鋼架中，確保臺座底部與輕氣炮的炮口中心對齊；

s3、使用輕氣炮驅(qū)動飛片撞擊臺座，產(chǎn)生的沖擊波對壓片進行沖擊壓縮做功，形成高溫高壓環(huán)境，制備得到樣品；

s4、使用車床將樣品從回收盒取出，并將樣品表面的雜質(zhì)磨掉，得到樣品。

所述飛片沖擊速度范圍為1.3～5.6km/s。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提供的沖擊壓縮加載回收盒，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，可結(jié)合輕氣炮上的磁測速器使用，不需其他復(fù)雜的配件，便于安裝和樣品的沖擊壓縮制備。

附圖說明

圖1是本發(fā)明沖擊壓縮加載回收盒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明螺旋蓋的俯視圖。

圖3是本發(fā)明沖擊壓縮加載回收盒的剖視圖、

圖4是本發(fā)明二級輕氣炮和沖擊壓縮加載回收盒的配合示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1、臺座；11、第一倉；12、第二倉；2、螺旋蓋；21、螺紋段；22、支撐段；23、直線溝槽；31、火藥室；32、泵管；33、高壓段；34、發(fā)射管；35、磁測速器；4、壓片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明：

如圖1至圖3所示，本發(fā)明提供的一種沖擊壓縮加載回收盒，包括臺座1和螺旋蓋2，臺座1表面內(nèi)凹形成樣品倉，螺旋蓋2安裝在樣品倉內(nèi)，與臺座1可拆卸連接。在本實施例中，螺旋蓋2與臺座1螺紋配合，螺旋蓋2的頂部開設(shè)有直線溝槽23，便于安裝和拆卸。為了避免稀疏波的影響，臺座1和螺旋蓋2由同一材料制成，比如紫銅或銅鋁合金。若合成樣品需要極大的壓力和溫度，可選用比樣品硬的物質(zhì)，這樣可形成二次沖擊，提高沖擊壓力和溫度。

圖1為螺旋蓋2與臺座1的一種優(yōu)選方案，臺座1整體為圓柱形，可降低制作難度，螺旋蓋2包括相連的圓柱形的螺紋段21和圓柱形的支撐段22，螺紋段21的直徑大于支撐段22的直徑，螺紋段21的外圓周面上開設(shè)有螺紋。臺座1開設(shè)的樣品倉包括連通的第一倉11和第二倉12，第二倉12的內(nèi)圓周面上開設(shè)有螺紋，并且第二倉12與螺紋段21螺紋配合。第一倉11與支撐段22直徑相同，第一倉11的深度大于支撐段22的長度，螺旋蓋2安裝在樣品倉內(nèi)時，第一倉11底部始終有部分空間空出來，該部分空間可用于放置壓片。當(dāng)壓片的厚度與預(yù)留的尺寸不一致時，可通過轉(zhuǎn)動螺旋蓋進行調(diào)節(jié)，固定壓片。

如圖4所示，沖擊壓縮加載回收盒配合輕氣炮使用，以常用的二級輕氣炮為例對沖擊壓縮加載回收盒的使用方法進行說明：壓片4置于第一倉11底部，并與支撐段22抵接。二級輕氣炮包括火藥室31、泵管32、高壓段33、發(fā)射管34和磁測速器35?；鹚幨?1用于裝填火藥，泵管32內(nèi)裝輕質(zhì)氣體，當(dāng)引爆火藥室31內(nèi)的火藥使第一膜片破裂并推動活塞時，泵管32內(nèi)的輕質(zhì)氣體被壓縮進入高壓段33，隨后在高圧段中達到預(yù)定壓強使第二膜片破裂，驅(qū)動飛片以一定速度經(jīng)過發(fā)射管34和磁測速器35后撞擊回收盒。

飛片與回收盒碰撞產(chǎn)生的沖擊波在樣品倉內(nèi)迅速形成的高溫高壓環(huán)境，促進材料的合成。對于不同合成材料，允許飛片的沖擊速度不一樣，飛片沖擊速度范圍為1.3～5.6km/s。在此過程中，由于磁測速器35可精確測量飛片的沖擊速度，回收盒中不需要加入任何測量裝置和外加材料，只需放置樣品壓片即可。

需要說明的是，臺座直徑應(yīng)與飛片直徑一致，即略小于二級輕氣炮的發(fā)射管直徑，對于不同口徑的輕氣炮，可自行調(diào)節(jié)臺座的尺寸，臺座開設(shè)樣品倉后的壁厚應(yīng)大于4mm。

本實施例還提供一種沖擊壓縮制備材料的方法，使用上述回收盒，包括以下步驟：

s1、將樣品粉末預(yù)壓成壓片；為了防止產(chǎn)生邊側(cè)稀疏波，降低沖擊波形成的溫度和壓力，壓片的寬厚比大于2。

s2、將壓片放入臺座的樣品倉內(nèi)，擰緊螺旋蓋，使壓片與樣品倉底部貼合，將回收盒放入大質(zhì)量鋼架中，并校準(zhǔn)靶心，確保臺座底部中心與輕氣炮的炮口中心對齊；

s3、使用輕氣炮驅(qū)動飛片撞擊臺座，飛片沖擊速度范圍為1.3～5.6km/s，產(chǎn)生的沖擊波對壓片進行沖擊壓縮做功，形成高溫高壓環(huán)境，制備得到樣品；

s4、使用車床將樣品從回收盒取出，使用拋光機和砂紙將樣品表面的雜質(zhì)磨掉，得到樣品。

上述方法操作簡單，其合成速度快，壓力分布均勻，可在數(shù)十至數(shù)百納秒時間內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。