一种同心双阻抗组合飞片及其制备工艺、应用转让专利

申请号 : CN202210394625.5

文献号 : CN114750478B

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相似专利:

发明人 : 胡建波李雪梅南小龙段志伟俞宇颖

申请人 : 中国工程物理研究院流体物理研究所

摘要 :

本发明公开了一种同心双阻抗组合飞片,该同心双阻抗组合飞片由高刚度组合支撑垫、组合衬垫及飞片顺次粘接形成层叠结构;所述高刚度组合支撑垫、组合衬垫及飞片之间均形成微米级粘接层;所述组合衬垫由同心设置的低阻抗内衬垫和高阻抗外衬垫组成,所述低阻抗内衬垫的波阻抗小于飞片的波阻抗,所述高阻抗外衬垫的波阻抗大于飞片的波阻抗,且所述低阻抗内衬垫的直径为所述飞片的直径的1/4~1/3。本发明能有效解决材料在冲击实验中产生非均匀弯曲变形、及飞片与衬垫分离的问题,实现单发冲击实验下冲击加载卸载速度剖面、冲击加载再加载速度剖面的同时测量,具有成本低、材料高压强度测量精度高的特点。

权利要求 :

1.一种同心双阻抗组合飞片,其特征在于,该同心双阻抗组合飞片由高刚度组合支撑垫、组合衬垫及飞片顺次粘接形成层叠结构;

其中,

所述高刚度组合支撑垫、组合衬垫及飞片之间均形成微米级粘接层;

所述组合衬垫由同心设置的低阻抗内衬垫和高阻抗外衬垫组成,所述低阻抗内衬垫的波阻抗小于飞片的波阻抗,所述高阻抗外衬垫的波阻抗大于飞片的波阻抗,且所述低阻抗内衬垫的直径为所述飞片的直径的1/4 1/3。

~

2.根据权利要求1所述的同心双阻抗组合飞片,其特征在于,所述低阻抗内衬垫的波阻抗小于等于飞片的波阻抗的1/5,所述高阻抗外衬垫的波阻抗为飞片的波阻抗的1.1 1.5~倍。

3.根据权利要求1所述的同心双阻抗组合飞片,其特征在于,所述低阻抗内衬垫的材质为聚碳酸酯,所述高阻抗外衬垫的材质为铜。

4.根据权利要求1‑3任一项所述的同心双阻抗组合飞片,其特征在于,所述高刚度组合支撑垫由顺次粘接的第一高刚度支撑垫和第二高刚度支撑垫组成,所述第二高刚度支撑垫与组合衬垫粘接,其中,所述第一高刚度支撑垫和第二高刚度支撑垫的波阻抗依次。

5.根据权利要求4所述的同心双阻抗组合飞片,其特征在于,所述第一高刚度支撑垫的材质为45号钢,所述第二高刚度支撑垫的材质为TC4钛合金。

6.根据权利要求5所述的同心双阻抗组合飞片,其特征在于,所述第一高刚度支撑垫、第二高刚度支撑垫、低阻抗内衬垫及高阻抗外衬垫的厚度均为2 mm 3 mm。

~

7.根据权利要求1所述的同心双阻抗组合飞片,其特征在于,所述微米级粘接层的厚度小于等于5 mm。

8.一种如权利要求1‑7任一项所述的同心双阻抗组合飞片的制备工艺,其特征在于,该制备工艺包括以下步骤:S1 将第一高刚度支撑垫、第二高刚度支撑垫、低阻抗内衬垫及高阻抗外衬垫顺次粘接,粘接采用具有低粘性的环氧胶,并在粘接后压紧进行一次固化形成组合件,一次固化时以第一高刚度支撑垫外露的侧面为基准面,一次固化时间大于等于48h;

S2 将第一高刚度支撑垫外露的侧面作为基准面,以低阻抗内衬垫和高阻抗外衬垫外露的侧面为研磨面,对研磨面进行单面研磨使得研磨面共面,研磨后研磨面平面度≤5 mm;

S3 将研磨后的组合件与飞片顺次粘接,粘接同样采用具有低粘性的环氧胶,并同样以第一高刚度支撑垫外露的侧面为基准面,将粘接飞片后的组合件压紧进行二次固化形成所述同心双阻抗组合飞片,二次固化时以第一高刚度支撑垫外露的侧面为基准面,二次固化时间大于等于24h。

9.根据权利要求8所述的制备工艺,其特征在于,步骤S1中,所述第一高刚度支撑垫、第二高刚度支撑垫、低阻抗内衬垫及高阻抗外衬垫的两个侧面均满足:平面度小于等于5 mm,粗糙度小于等于0.4 mm。

10.一种基于单发冲击实验的材料高压强度测量技术,其特征在于,该材料高压强度测量技术用于在单发冲击实验中同时测量材料的冲击卸载速度剖面、冲击再加载速度剖面;

其中,单发冲击实验中的飞片采用权利要求1 7任一项所述的同心双阻抗组合飞片或~采用权利要求8 9任一项所述的制备工艺制备。

~

说明书 :

一种同心双阻抗组合飞片及其制备工艺、应用

技术领域

[0001] 本发明涉及冲击波物理领域,具体是一种同心双阻抗组合飞片。

背景技术

[0002] 材料高压强度特性指材料在冲击载荷作用下抵抗剪切变形的能力,是高压物理、材料科学以及冲击动力学领域的基础核心问题之一。材料高压强度测量方法主要包括双屈服面方法(简称AC方法)、横向应力计方法、压‑剪方法等方法,综合考虑材料高压强度测量的加载压力水平以及测量方法的技术成熟度,AC方法是目前最成熟的宽区加载压力下的强度测量方法。
[0003] 材料在单次冲击压缩下,由于硬化效应,材料应力‑应变状态不一定在屈服面上,为了确定屈服面的位置,AC方法采用对初始冲击加载状态(以下称为预冲击状态)进行再次加载和卸载的方法,使材料从预冲击态经过准弹性再加载或准弹性卸载后分别进入上、下屈服面,利用屈服强度Y与上、下屈服面轴向应力的关系来得到屈服强度: 其中为上屈服面轴向应力, 为下屈服面轴向应力。
[0004] 完备AC方法测量高压强度的关键是同时获得相同预冲击压力下的冲击加载‑卸载、冲击加载‑再加载速度剖面,因此,自上世纪七十年代该方法提出以来,基于AC方法的材料高压强度测量一直采用两发独立动态实验,分别测量冲击加载‑卸载和冲击加载‑再加载速度剖面,也即一发动态实验单独测量冲击加载‑卸载,再采用另一发动态实验单独测量冲击加载‑再加载速度剖面,使用该方法虽也能实现冲击加载‑卸载和冲击加载‑再加载速度剖面的测量,但却存在较多的问题:问题一在于,利用该技术,一个数据点需要两发独立的动态实验进行测量,不仅增加了测量成本,并且测量时间延长;问题二在于,由于两发动态实验是完全独立,导致两发实验的预冲击态压力很难保证完全的一致,这也就导致两发实验的条件无法达到实验所需的理想状态,从而降低了材料高压强度测量的精度。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种同心双阻抗组合飞片,该同心双阻抗组合飞片能有效解决材料在冲击实验中产生非均匀弯曲变形、及飞片与衬垫分离的问题,并利用低阻抗内衬垫和高阻抗外衬垫的双阻抗结构,使得同心双阻抗组合飞片能在单发冲击实验下即可实现冲击加载卸载速度剖面、冲击加载再加载速度剖面的同时测量,具有成本低、材料高压强度测量精度高的特点。
[0006] 本发明的目的主要通过以下技术方案实现:一种同心双阻抗组合飞片,该同心双阻抗组合飞片由高刚度组合支撑垫、组合衬垫及飞片顺次粘接形成层叠结构;
[0007] 其中,
[0008] 所述高刚度组合支撑垫、组合衬垫及飞片之间均形成微米级粘接层;
[0009] 所述组合衬垫由同心设置的低阻抗内衬垫和高阻抗外衬垫组成,所述低阻抗内衬垫的波阻抗小于飞片的波阻抗,所述高阻抗外衬垫的波阻抗大于飞片的波阻抗,且所述低阻抗内衬垫的直径为所述飞片的直径的1/4~1/3。
[0010] 基于以上技术方案,所述低阻抗内衬垫的波阻抗小于等于飞片的波阻抗的1/5,所述高阻抗外衬垫的波阻抗为飞片的波阻抗的1.1~1.5倍。
[0011] 基于以上技术方案,所述低阻抗内衬垫的材质为聚碳酸酯,所述高阻抗外衬垫的材质为铜。
[0012] 基于以上技术方案,所述高刚度组合支撑垫由顺次粘接的第一高刚度支撑垫和第二高刚度支撑垫组成,所述第二高刚度支撑垫与组合衬垫粘接,其中,所述第一高刚度支撑垫和第二高刚度支撑垫的波阻抗依次减小。
[0013] 基于以上技术方案,所述第一高刚度支撑垫的材质为45号钢,所述第二高刚度支撑垫的材质为TC4钛合金。
[0014] 基于以上技术方案,所述第一高刚度支撑垫、第二高刚度支撑垫、低阻抗内衬垫及高阻抗外衬垫的厚度均为2mm~3mm。
[0015] 基于以上技术方案,所述微米级粘接层的厚度小于等于5μm。
[0016] 与现有技术相比,本发明的有益效果如下:本发明的同心双阻抗组合飞片,其利用同心设置的低阻抗内衬垫和高阻抗外衬垫形成组合衬垫结构,并在该结构下限制低阻抗内衬垫、高阻抗外衬垫及飞片的波阻抗和尺寸关系,进而可以实现利用中心区域的低阻抗内衬垫实现冲击实验中的冲击加载卸载步骤,同时通过外侧的高阻抗外衬垫实现冲击实验中的冲击加载再加载步骤,以此即可利用组合飞片在单发冲击实验下同时测量冲击加载卸载步骤速度剖面、冲击加载再加载速度剖面,节约冲击实验成本和时间,并且单发实验可有效解决两发冲击实验中预冲击态压力一致性难以保证的技术难点,并且本同心双阻抗组合飞片考虑到低阻抗内衬垫和高阻抗外衬垫波阻抗不一致易导致飞片发生非均匀弯曲变形的问题,通过设计具有高刚度和硬度、波阻抗逐次增加的第一高刚度支撑垫和第二高刚度支撑垫形成高刚度组合支撑垫,利用高刚度组合支撑垫的高刚度和波阻抗关系,增加了同心双阻抗组合飞片整体的抗变形能力,进一步解决了同心双阻抗组合飞片中组合衬垫与飞片的弯曲变形、分离问题,并且第一高刚度支撑垫、第二高刚度支撑垫、低阻抗内衬垫和高阻抗外衬垫之间均形成微米级(厚度≤5μm)粘接层,各粘接层的界面可承受每秒数公里的高弹速发射而不脱开,且粘接层对波系作用的影响可以忽略,进一步确保了本发明同心双阻抗组合飞片的稳定性和可靠性。
[0017] 本发明还基于以上同心双阻抗组合飞片,公开了一种同心双阻抗组合飞片的制备工艺,该制备工艺包括以下步骤:
[0018] S1将第一高刚度支撑垫、第二高刚度支撑垫、低阻抗内衬垫及高阻抗外衬垫顺次粘接,粘接采用具有低粘性的环氧胶,并在粘接后压紧进行一次固化形成组合件,一次固化时以第一高刚度支撑垫外露的侧面为基准面,一次固化时间大于等于48h;
[0019] S2将第一高刚度支撑垫外露的侧面作为基准面,以低阻抗内衬垫和高阻抗外衬垫外露的侧面为研磨面,对研磨面进行单面研磨使得研磨面共面,研磨后研磨面平面度≤5μm;
[0020] S3将研磨后的组合件与飞片顺次粘接,粘接同样采用具有低粘性的环氧胶,并同样以第一高刚度支撑垫外露的侧面为基准面,将粘接飞片后的组合件压紧进行二次固化形成所述同心双阻抗组合飞片,二次固化时以第一高刚度支撑垫外露的侧面为基准面,二次固化时间大于等于24h。
[0021] 基于以上制备工艺,步骤S1中,所述第一高刚度支撑垫、第二高刚度支撑垫、低阻抗内衬垫及高阻抗外衬垫的两个侧面均满足:平面度小于等于5μm,粗糙度小于等于0.4μm。
[0022] 本同心双阻抗组合飞片的制备工艺,能有效消除组合衬垫中低阻抗内衬垫和高阻抗外衬垫之间的厚度微差,使得组合衬垫侧面与飞片之间形成均匀可控的接触面,降低了组合飞片的结构非均匀性,同时均匀分布的微米级粘接层在实现各层有效、稳固连接的同时,可减少波系作用对组合飞片的影响,各粘接层的界面可承受每秒数公里的高弹速发射而不脱开,进而制备的组合飞片具有很好的抗非均匀弯曲变形能力和抗衬垫飞片分离能力,可确保组合飞片同时用于材料的冲击加载卸载速度剖面和冲击加载再加载速度剖面的高精度测量。
[0023] 本发明最后还公开了一种上述同心双阻抗组合飞片的应用技术,该应用技术具体为基于单发冲击实验的材料高压强度测量技术,该材料高压强度测量技术用于在单发冲击实验中同时测量材料的冲击卸载速度剖面、冲击再加载速度剖面;其中,单发冲击实验中的飞片采用上述的同心双阻抗组合飞片或采用上述的制备工艺制备。
[0024] 本基于单发冲击实验的材料高压强度测量技术,由于采用了上述的同心双阻抗组合飞片或制备工艺制备的同心双阻抗组合飞片,从而基于同心双阻抗组合飞片结构特点,避免了衬垫和飞片在高过载条件下发生较大的变形,减少了衬垫的非均匀变形和衬垫飞片分离问题,并通过微米级粘接层最大程度地减小粘接层对追赶再加载波传播的影响,各粘接层的界面可承受每秒数公里的高弹速发射而不脱开,从而相比于传统的双屈服面强度测量方法,本基于单发冲击实验的材料高压强度测量技术解决了现有两发冲击实验预冲击压力的一致性难以保证的问题,提高了材料高压强度测量精度,并且,相比于传统测量方法,本基于单发冲击实验的材料高压强度测量技术利用单发冲击实验即可同时完成冲击加载卸载速度剖面和冲击加载再加载速度剖面的有效、精确测量,比现有技术的测量方法实验量至少减少一半,有效提升了材料高压强度测量的效率,节约了近一半的实验成本,具有测量精度高、成本低及效率高的技术特点。

附图说明

[0025] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
[0026] 图1为本发明一些实施例中同心双阻抗组合飞片的结构示意图;
[0027] 图2是本发明一些实施例中同心双阻抗组合飞片的制备工艺的流程图;
[0028] 图3是本发明一些实施例中同心双阻抗组合飞片的制备工艺的步骤21的制备效果示意图;
[0029] 图4是本发明一些实施例中同心双阻抗组合飞片的制备工艺的步骤22的制备效果示意图;
[0030] 图5是本发明一些实施例中具有低粘性的环氧胶的制备工艺流程图;
[0031] 附图中附图标记所对应的名称为:
[0032] 10、同心双阻抗组合飞片;
[0033] 11、高刚度组合支撑垫;111、第一高刚度支撑垫;112、第二高刚度支撑垫;
[0034] 12、组合衬垫;121、低阻抗内衬垫;122、高阻抗外衬垫;
[0035] 13、飞片;

具体实施方式

[0036] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
[0037] 如图1所示,本发明第一个实施例提供了一种同心双阻抗组合飞片10,其由依次层叠并粘接的高刚度组合支撑垫11、组合衬垫12及飞片13组成,其中,所述高刚度组合支撑垫11、组合衬垫12及飞片13之间均形成微米级粘接层;所述组合衬垫12由同心设置的低阻抗内衬垫121和高阻抗外衬垫122组成,所述低阻抗内衬垫121的波阻抗小于飞片13的波阻抗,所述高阻抗外衬垫122的波阻抗大于飞片13的波阻抗,且所述低阻抗内衬垫121的直径为所述飞片13的直径的1/4~1/3。
[0038] AC测量方法在测量材料高压强度过程中,最关键的技术点在于如何同时的获得在相同的预冲击压力下的冲击加载卸载速度剖面和冲击加载再加载速度剖面,现有技术中,因飞片结构、材料、实验条件等诸多限制,现有AC测量方法在材料高压强度测量中一直采用两发独立动态实验,分别测量冲击加载卸载速度剖面和冲击加载再加载速度剖面,也即两发实验独立进行,一发实验单独测量冲击加载‑卸载,另一发实验则单独测量冲击加载‑再加载速度剖面,从而通过两发动态实验分别独立获取冲击加载卸载速度剖面和冲击加载再加载速度剖面,此方法虽也能实现冲击加载卸载和冲击加载再加载速度剖面的测量,但却存在较多的弊端,其中最为明显的弊端为:弊端一、利用该技术,一个数据点需要两发独立的动态实验进行测量,不仅增加了测量成本,并且测量时间延长;弊端二、由于两发动态实验完全独立,导致两发实验的预冲击态压力很难保证完全的一致,这也就导致两发实验的条件无法达到实验所需的理想状态,从而降低了材料高压强度测量的精度。
[0039] 本实施例的同心双阻抗组合飞片10综合考虑现有技术的弊端,利用同心设置的低阻抗内衬垫121和高阻抗外衬垫122形成组合衬垫12,且低阻抗内衬垫121的波阻抗小于飞片13的波阻抗,高阻抗外衬垫122的波阻抗大于飞片13的波阻抗,并在满足有效测试时间和一维应变需求前提下,限制低阻抗内衬垫121的直径为飞片13的直径的1/4~1/3,通过波阻抗内低外高的组合衬垫结构,结合飞片13的尺寸进行设计,即可实现利用中心区域的低阻抗内衬垫121实现冲击实验中的冲击加载卸载步骤,同时通过外侧的高阻抗外衬垫122实现冲击实验中的冲击加载再加载步骤,进而可利用同心双阻抗组合飞片10实现在单发冲击实验下同时测量冲击加载卸载步骤速度剖面、冲击加载再加载速度剖面,节约了冲击实验成本和时间,并且单发实验可有效解决两发冲击实验中预冲击态压力一致性难以保证的技术难点,在此基础上,本同心双阻抗组合飞片10考虑到低阻抗内衬垫121和高阻抗外衬垫122波阻抗不一致易导致飞片13发生非均匀弯曲变形的问题,通过设计高刚度组合支撑垫11,利用高刚度组合支撑垫11的高刚度、高硬度和波阻抗关系,增加了同心双阻抗组合飞片10整体的抗变形能力,进一步解决了同心双阻抗组合飞片10中组合衬垫12与飞片13的弯曲变形、分离问题,并且高刚度组合支撑垫11、低阻抗内衬垫121和高阻抗外衬垫122之间均形成厚度小于等于5μm的微米级粘接层,各粘接层的界面可承受每秒数公里的高弹速发射而不脱开,且粘接层对波系作用的影响可以忽略,进一步确保了本发明同心双阻抗组合飞片10的稳定性和可靠性。
[0040] 需要说明的是,微米级粘接层主要用于将高刚度组合支撑垫11、组合衬垫12及飞片13进行可靠稳固连接,从而同心双阻抗组合飞片10各层结构利用微米级粘接层即可承受每秒数公里的高弹速发射而不脱开,且微米级粘接层因为微米级,其对波系作用的影响也可以忽略,从而不会影响到实验测量结果和精度。具体的,在实际应用中,微米级粘接层的厚度小于等于5μm。
[0041] 继续参阅图1,高刚度组合支撑垫11主要用于为组合衬垫12和飞片13提供足够的刚度支撑。所谓刚度,是指材料在载荷作用下抵抗弹性变形的能力,刚度越高,材料越不易变形,本发明利用高刚度支撑垫11作为支撑结构,利用其高刚度、不易变形特性,可以减少衬垫12和飞片13的变形量,进而确保二者连接的稳固性。
[0042] 组合衬垫12与飞片13组成的飞片在高速运动过程中,由于高过载条件以及低阻抗内衬垫121和高阻抗外衬垫122材料波阻抗的不一致,容易导致飞片13发生非均匀弯曲变形,使组合衬垫12与飞片13分离而无法实现有效的冲击加载‑再加载,从而使实验失效。
[0043] 基于此,为解决组合衬垫12与飞片13分离问题,本实施例中,高刚度组合支撑垫11由顺次粘接的第一高刚度支撑垫111和第二高刚度支撑垫112组成,所述第二高刚度支撑垫112与组合衬垫12粘接,其中,所述第一高刚度支撑垫111和第二高刚度支撑垫112的波阻抗依次减小。从而通过组合设计,利用符合波阻抗关系的第一高刚度支撑垫111和第二高刚度支撑垫112来组成高刚度组合支撑垫11,以增加组合飞片抗变形能力,有效的避免了组合飞片中衬垫层的弯曲以及分离问题。
[0044] 在具体应用中,由于第一高刚度支撑垫111的波阻抗大于第二高刚度支撑垫112的波阻抗,在选材时,所述第一高刚度支撑垫111的材质可选用45号钢,所述第二高刚度支撑垫112的材质可选用TC4钛合金,从而在满足高刚度、高硬度的前提下满足二者材料波阻抗的递减关系。进一步的,第一高刚度支撑垫111和第二高刚度支撑垫112的厚度在2mm~3mm之间,以满足设计要求和实验所需。具体的,第一高刚度支撑垫111和第二高刚度支撑垫112的厚度为2.5㎜。
[0045] 需要说明的是,第一高刚度支撑垫111和第二高刚度支撑垫112之间进行粘接后,形成的粘接层同样为微米级粘接层。
[0046] 继续参阅图1,组合衬垫12主要用于连接飞片13以同时实现冲击加载卸载步骤和冲击加载再加载步骤。在满足卸载和再加载幅度的物理需求前提下,本发明利用低阻抗内衬垫121和高阻抗外衬垫122组成组合衬垫12,使得低阻抗内衬垫121、高阻抗外衬垫122及飞片13的波阻抗满足一定关系,从而通过低阻抗内衬垫121可实现冲击加载卸载步骤,而高阻抗外衬垫122可实现冲击加载再加载步骤,并且,在满足有效测试时间和一维应变需求的前提下,低阻抗内衬垫121的直径为所述飞片的直径的1/4~1/3。
[0047] 在具体应用中,以飞片13的波阻抗为参考值,低阻抗内衬垫121的波阻抗小于等于飞片13的波阻抗的1/5,所述高阻抗外衬垫122的波阻抗为飞片13的波阻抗的1.1~1.5倍。具体的,以金属Sn强度测量实验为例,低阻抗内衬垫121可选择聚碳酸酯,而高阻抗外衬垫
122可选择金属铜Cu。进一步的,低阻抗内衬垫121和高阻抗外衬垫122的厚度同样在2mm~
3mm之间。具体的,低阻抗内衬垫121和高阻抗外衬垫122的厚度为2.5㎜。
[0048] 如图2‑图4所示,基于以上同心双阻抗组合飞片10,本发明第二个实施例提供了一种同心双阻抗组合飞片的制备工艺20,该制备工艺20包括:
[0049] 步骤21、将第一高刚度支撑垫111、第二高刚度支撑垫112、低阻抗内衬垫121及高阻抗外衬垫122顺次粘接,粘接采用具有低粘性的环氧胶,并在粘接后压紧进行一次固化形成组合件,一次固化时以第一高刚度支撑垫111外露的侧面为基准面,一次固化时间大于等于48h。
[0050] 本步骤21中,参阅图3,第一高刚度支撑垫111外露的侧面指的是图3中的A面,在粘接固化时,为保证制备精度,可以选用具有高平面度工作面的设备或仪器来作为支撑,以A面为基准面与高平面度工作面接触,从而可以确保粘接时各层的平面度,并且在压紧时,压紧力以不超过第一高刚度支撑垫111、第二高刚度支撑垫112、低阻抗内衬垫121或高阻抗外衬垫122的材料的静态压缩强度为限,压紧时,可在重物垂直压紧的方式进行压紧,即将粘接后的组合件以基准面为基准水平放置,再采用一重力不超过材料的静态压缩强度的物体放置于高阻抗外衬垫122顶部侧面,即可进行固化处理。
[0051] 同时,为了确保同心双阻抗组合飞片10的结构均匀性,所述第一高刚度支撑垫、第二高刚度支撑垫、低阻抗内衬垫及高阻抗外衬垫的两个侧面均满足:平面度小于等于5μm,粗糙度小于等于0.4μm。
[0052] 步骤22、将第一高刚度支撑垫111外露的侧面(A面)作为基准面,以低阻抗内衬垫121和高阻抗外衬垫122外露的侧面为研磨面,对研磨面进行单面研磨使得研磨面共面,研磨后研磨面平面度≤5μm。
[0053] 本步骤22中,参阅图4,研磨面指图4中的B面,在低阻抗内衬垫121和高阻抗外衬垫122完成粘接后,以精研工艺对B面进行研磨,研磨后使得二者的同一面能形成共面,以消除加工精度引起的内层低阻抗衬垫和外层环形高阻抗衬垫的厚度微小差异。
[0054] 步骤23、将研磨后的组合件与飞片13顺次粘接,粘接同样采用具有低粘性的环氧胶,并同样以第一高刚度支撑垫111外露的侧面(A面)为基准面,将粘接飞片13后的组合件压紧进行二次固化形成所述同心双阻抗组合飞片10,二次固化时以第一高刚度支撑垫111外露的侧面(A面)为基准面,二次固化时间大于等于24h。
[0055] 本步骤23中,粘接和固化过程、条件都可参照步骤21进行。
[0056] 需要说明的是,粘接时不仅需要确保粘接层的均匀性,还需要保证粘接的厚度,因此,以步骤21为例,本实施例还提供了一种可方便形成均匀微米级粘接层的粘接方法,该粘接方法具体为:
[0057] 将第一高刚度支撑垫111、第二高刚度支撑垫112、低阻抗内衬垫121及高阻抗外衬垫122按照层叠结构顺次粘接,每层结构粘接时,粘接胶均采用注胶容器滴至下一层的中心区域,在滴入粘接胶后,放入上一层并按压上一层使其圆周旋转360°一至两次,即完成粘接。
[0058] 同理,在上述粘接方法基础上,在步骤23中可同样的采用此粘接方法粘接飞片13。
[0059] 在具体应用时,注胶容器可采用常规的医用注射器。具体的,当同心双阻抗组合飞片10整体直径在56mm左右时,可采用标准医用10ml注射器,每层结构间滴入粘接胶2~3滴,粘接胶总量为0.02ml,从而满足微米级粘接需求的同时确保注胶量。
[0060] 如图5所示,在具体应用中,为确保粘接效果及粘接层厚度、均匀性的需求,所述具有低粘性的环氧胶可以通过以下步骤的方法制备而成:
[0061] Q1.选用双酚A类型的环氧胶作为粘接剂、常温氨类固化剂为固化剂,粘接剂和固化剂按照比例2:1进行配比混合,得混合液;
[0062] 在步骤Q1中,双酚A类型的环氧胶具有较高的粘接强度,可满足粘接需求,而常温氨类固化剂在固化过程中放热较低,能避免对第一高刚度支撑垫111、第二高刚度支撑垫112、低阻抗内衬垫121、高阻抗外衬垫122及飞片13的物理性质造成影响。
[0063] Q2.采用搅拌器搅拌混合液,搅拌速度为500转/每分钟,搅拌时间为30分钟,搅拌完成后得所述具有低粘性的环氧胶。
[0064] 在步骤Q2中,搅拌器可选用电动搅拌器进行搅拌,在搅拌时,将电动搅拌器的搅拌头深入至距离混合物液面高度2/3的位置,能对混合液进行更好的、充分的搅拌,搅拌完成后,可以观察混合液是否具有较好的流动性,并可目测是否存在气泡,当胶液具有较好的流动性、目测无气泡后即满足搅拌要求,得到所需具有低粘性的环氧胶。
[0065] 综上,本同心双阻抗组合飞片的制备工艺,能有效消除组合衬垫12中低阻抗内衬垫121和高阻抗外衬垫122之间的厚度微差,使得组合衬垫12侧面与飞片13之间形成均匀可控的接触面,降低了组合飞片的结构非均匀性,同时均匀分布的微米级粘接层在实现各层有效、稳固连接的同时,可减少波系作用对组合飞片的影响,各粘接层的界面可承受每秒数公里的高弹速发射而不脱开,进而制备的组合飞片具有很好的抗非均匀弯曲变形能力和抗衬垫飞片分离能力,可确保组合飞片同时用于材料的冲击加载卸载速度剖面和冲击加载再加载速度剖面的高精度测量。
[0066] 最后,本发明第三个实施例提供了一种同心双阻抗组合飞片10的应用,该应用具体为一种基于单发冲击实验的材料高压强度测量技术30,该材料高压强度测量技术用于在单发冲击实验中同时测量材料的冲击卸载速度剖面、冲击再加载速度剖面;其中,单发冲击实验中的飞片采用上述的同心双阻抗组合飞片10或采用上述的同心双阻抗组合飞片的制备工艺20制备。
[0067] 基于此,本基于单发冲击实验的材料高压强度测量技术30,由于采用了上述的同心双阻抗组合飞片10或制备工艺制备的同心双阻抗组合飞片,从而基于同心双阻抗组合飞片10的结构特点,避免了衬垫和飞片在高过载条件下发生较大的变形,减少了衬垫的非均匀变形和衬垫飞片分离问题,并通过微米级粘接层最大程度地减小粘接层对追赶再加载波传播的影响,各粘接层的界面可承受每秒数公里的高弹速发射而不脱开,从而相比于传统的双屈服面强度测量方法,本基于单发冲击实验的材料高压强度测量技术30解决了现有两发冲击实验预冲击压力的一致性难以保证的问题,提高了材料高压强度测量精度,并且,相比于传统测量方法,本基于单发冲击实验的材料高压强度测量技术30利用单发冲击实验即可同时完成冲击加载卸载速度剖面和冲击加载再加载速度剖面的有效、精确测量,比现有技术的测量方法实验量至少减少一半,有效提升了材料高压强度测量的效率,节约了近一半的实验成本,具有测量精度高、成本低及效率高的技术特点。
[0068] 以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。