电磁驱动柱形固体套筒内爆加载技术是高能量密度物理实验研究的重要加载方式。由于固体金属具有一定的结合强度,需外加载荷达到特定阈值才会发生塑性流动,且在内爆过程中塑性做功会耗散部分电磁力做功而变成金属材料的内能,进而对固体套筒的内爆过程产生影响。通过弹塑性力学平面轴对称问题的解,给出了套筒发生塑性流动时外加电流(即屈服电流)与套筒参数的关系。利用考虑材料强度的零维不可压缩模型对铝套筒的内爆过程进行模拟,并分别与简单零维模型和实验数据进行对比,结果发现当电流峰值远大于(20倍于)屈服电流时,金属材料强度的影响甚微; 而当峰值电流只数倍于屈服电流时,金属材料强度的影响便不能忽略。

在神光Ⅲ原型激光装置上开展了Al材料在高压(大于10 GPa)、高应变率(106~108s-1)的情况下材料强度特性实验方法研究。实验采用“有机材料-真空间隙-样品”的靶构型(气库靶)对Al样品进行准等熵压缩,从而使Al样品的温度保持在熔点以下,材料仍具有强度特性。为了测量Al样品的RT不稳定性扰动增长,实验采用Ti作面背光材料,通过X光针孔成像获得样品的面向背光照相图像,获得了不同时刻RT不稳定性的增长因子,实验中采用连续相位板(CPP)对激光源进行了优化,提高了背光源和驱动源的均匀性。结果表明在现有高功率激光装置上可进行中Z材料的RT不稳定性增长测量,验证了通过RT不稳定性增长测量来研究高压高应变率条件下材料强度的可行性。