利用神光Ⅱ装置发射强激光一方面对铝靶进行烧蚀加载，另一方面驱动铜背光靶发射X光对铝靶微层裂产物进行针孔背光照相，结果获得了可忽略动态模糊的高清晰照片，标准丝阵检验表明分辨率优于40 μm。铝靶微层裂产物照片清晰显示，靶破碎存在不同分区， 这直观揭示了靶破碎的不同机制。实验成功验证了激光驱动X光背光照相技术在金属靶微层裂研究中存在重要的应用前景。

High-power laser induced shocks were used to study spall fracture of polycrystalline aluminum at strain rates more than 106/s at “Shenguang-Ⅱ” laser facility.The free surface velocity histories of shock-loaded samples,150 μm thick and with initial temperature from 293 K to 873 K,were recorded using velocity interferometer system for any reflector(VISAR).From the free surface velocity profile ,spall strength and yield stress are calculated,which shows that spall strength declines while yield strength increases with initial temperature increasing.The loaded samples were recovered for metallographic analysis through Laser Scanning Confocal Microscopy.It is found that there are more micro-voids and more bigger voids near the spall plane.Meanwhile,the grain size increases with temperature slowly except the sharp change at 893K(near melting point).Besides,the fracture mechanisms change from mainly intergranular fracture to transgranular fracture with initial temperature increasing.

在神光-Ⅱ装置上利用强激光加载铝材料进行高应变率(高于106s-1)层裂实验,研究不同初始温度下高纯铝材料的动态损伤特性.采用任意反射面速度干涉仪测量样品自由面速度剖面,由自由面速度剖面计算纯铝样品层裂强度与屈服应力.结果表明:随着温度升高,材料层裂强度减小,屈服应力增大.对激光加载前后样品进行金相分析,观察不同初始温度下纯铝材料的微介观结构变化及其损伤特性.结果表明:随着温度升高,样品晶粒尺度缓慢增大,但在873 K(近熔点)时晶粒尺度急剧增加;层裂面附近小孔洞数目较多,孔洞尺寸也较大,而远离层裂面处,孔洞数目相对较少,且尺寸也较小;材料的断裂方式随温度升高由沿晶断裂为主逐渐变为穿晶断裂为主.

基于Grady能量破坏准则,结合固体动态断裂碎块尺寸分布规律研究结果,提出了材料微层裂破碎颗粒质量分布改进模型,并对强激光加载下锡的熔化破碎实验进行了理论计算。研究显示,理论计算的锡的微层裂破碎颗粒分布数随直径变化规律与实验结果一致,模型进一步改进需考虑应变率变化等更多综合因素影响。

为了探索环形激光诱导冲击波的传播规律及其对层裂的影响, 采用ABAQUS软件对环形激光光束冲击成形的过程进行了理论分析和模拟仿真。通过定义节点路径的方法, 得到了环形激光光束诱导冲击波在板料中厚度方向的传播规律, 指出了在一定条件下厚度方向应力波拉应力最大值的出现时间和位置, 从应力波的角度探索了环形激光光束冲击成形下薄板层裂的规律。结果表明, 其层裂易发生位置位于激光冲击区域内, 而非像实心激光一样在板料中心。这一结果为激光冲击成形的研究提供了一条新的思路。

为了得到工艺参量对层裂的影响, 运用有限元模拟的方法, 采用最大拉应力瞬时断裂准则来判断板料是否发生层裂, 并对各参量对层裂的影响进行了分析; 进行了激光冲击成形试验, 用电子扫描显微镜对冲击后的试样进行观察, 并运用应力波传播分析了层裂的产生、发展、形成。结果表明, 层裂易发生在激光冲击区域内, 其次是在光斑边缘处, 而在冲击区域外不可能发生层裂; 脉冲宽度、峰值压力和板料厚度对层裂发生的位置影响较大, 而光斑直径对层裂发生的位置几乎没有影响。这对激光冲击成形的发展具有指导意义。

由于目前的微塑性成形技术存在尺寸效应、成形不均匀、加工效率低、成本高、污染环境等问题，讨论并研究了一种新的微成形方法激光层裂微成形技术。建立了理论模型分析研究在激光驱动飞片加载下薄膜与基体层裂及薄膜微成形的影响因素，设计并完成了实验，考察了激光能量、薄膜厚度及薄膜种类对激光层裂微成形的影响。研究发现，该技术可以实现薄膜微成形，激光能量大小及薄膜的种类是影响薄膜与基体层裂的关键因素，一定范围内薄膜厚度对薄膜成形影响较小，但是超出其范围对薄膜成形将有重要影响作用。因此，激光层裂微成形是具有应用前景的可控制与可操作的薄膜微成形技术。

为了满足微成形技术产业化的需求,讨论了一种新的微成形方法——激光驱动飞片加载基体/金属薄膜层裂微成形技术，结合激光辐照效应及波的反射规律阐述了层裂微成形原理；优化了基体/金属薄膜层裂工艺，并且根据能量守恒原理，估算了层裂片的应变率和激光诱导冲击波的峰值压力。结果表明，随着脉冲能量的逐渐增大，工件层裂现象不断明显，直到金属薄膜上最后出现与模板微结构相同的特征结构，但基体始终保持完好，未出现裂纹或变形。通过激光驱动飞片加载基体/金属薄膜实现层裂微成形是可行的。

介绍了自行研制的用于闪光照相且基于感应电压叠加器和阳极杆箍缩二极管的X射线源的组成、结构和主要参数。输出电压3 MV的Marx发生器给阻抗7.8 Ω水介质脉冲形成线充电,产生脉宽约70 ns,电压约1 MV的高功率脉冲,经过峰化开关和预脉冲开关后分成3路馈入三级感应电压叠加器感应腔进行电压叠加,感应电压叠加器次级采用真空绝缘传输线,阻抗从40 Ω变成60 Ω,驱动阳极杆箍缩二极管,二极管阴极为石墨,阳极为直径1.2 mm的钨杆,石墨阴极产生的电子束在电流自磁场作用下发生箍缩,轰击阳极,产生小焦斑脉冲Ｘ射线。该装置在Marx充电电压为±35 kV时,二极管电压约2.0 MV,二极管电流约为50 kA,半高宽约80 ns;X射线半高宽约为40 ns,剂量约为28 mGy,焦斑约为0.95 mm。利用该X射线源拍摄到了炸药爆炸产生的层裂碎片不同飞行时间的图像。