Page 5 - 《含能材料》火工品技术合集 2015~2019

Ni/Cu 复 合 多 层 膜 电 爆 炸 等 离 子 体 发 射 光 谱 特 性 及 飞 片 推 动 性 能 459

可以看出，Ni 和 Cu 层间的分界比较清晰，Cu 层的厚 介于二者之间。
度控制较好，基本保持一致，但是 Ni 层的厚度均一性
较差。由图 3a 还可以看出，在 Cu 层中有较多泡状结 表 3 Ni/Cu 复合爆炸箔及纯 Cu、纯 Ni 爆炸箔电阻
Table 3 The electrical resistance of the Ni/Cu composites，
构，导致 Cu 层与 Ni 层的交界不均匀，从而造成 Ni 金
pure Cu and pure Ni exploding foil
属层均一性变差，同时也会降低金属膜的密度。
average standard
Ni/Cu 复合薄膜 XRD 测试结果如图 4 所示。Ni/Cu exploding foil number
resistance / mΩ deviation / mΩ
复合薄膜在 43.35°、44.51°、50.51°、51.83°和 74.23°
（Ni 200 Cu 300 ） 8 15 34.0 2.1
处有五个明显的衍射峰，这五个明显的特征衍射峰分 （Ni 300 Cu 400 ） 5 Ni 300 14 34.0 1.7
别与 Cu（111）、Ni（111）、Cu（200）、Ni（200）和 Cu（220） Cu 13 20.2 1.5
晶面相对应，而不同调制周期的 Ni/Cu 复合薄膜 X 射 Ni 12 75.9 8.9
线衍射峰与面心立方体 Cu 和面心立方体 Ni 的衍射峰
3.2 等离子体发射光谱特性测试
基本一致，这说明制备的 Ni/Cu 复合薄膜具有较好的
结晶度，其晶型为面心立方体。 按照图 1 进行了爆炸箔等离子体发射光谱测试，
放电电流设为 1.5 kA、2.0 kA 和 2.5 kA。将采集光谱
时刻相对于放电电流零点时刻的时间作为延迟时间。
为研究复合爆炸箔的时间分辨发射光谱，在不同放电
电 流 下 ，分 别 选 择 延 迟 时 间 1000 ns、1200 ns 和
1400 ns，设 置 快 门 速 度 为 200 ns。 Ni/Cu 复 合 爆 炸
箔、纯 Cu 爆炸箔和纯 Ni 爆炸箔的发射光谱测试结果
如图 6 所示。
图 6 可 以 看 出 ：（Ni Cu ） 和（Ni Cu ）Ni 300
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发射光谱兼具纯 Cu 和纯 Ni 的谱线特征；随着放电电
图 4 Ni/Cu 复合多层膜 XRD 图谱 流升高，四种爆炸箔等离子发射光谱谱线强度均升高；
Fig.4 XRD patterns of the Ni/Cu multilayers
在相同放电电流和延迟时间下，四种爆炸箔中 Ni 的发
制备好的薄膜采用皮秒激光加工进行图形化，最 射光谱谱线强度最低；时间延迟相同时，放电电流为
终成为爆炸箔，（Ni Cu ）样品照片如图 5 所示。加 1.5 kA，发射光谱谱线强度排序为 Cu≈（Ni Cu ）Ni >
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工的爆炸箔桥区为方形，尺寸为 0.4 mm×0.4 mm。一 （Ni Cu ）>Ni，放电电流为 2.0 kA，发射光谱谱线强
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片直径 4 寸的玻璃片上可加工出 54 片爆炸箔样品，相 度 排 序 为 Cu≈（Ni Cu ）>（Ni Cu ）Ni >Ni，放
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比于化学刻蚀，样品制备效率较高。采用微电阻计测 电 电 流 为 2.5 kA，发 射 光 谱 谱 线 强 度 排 序 为
量了 Ni/Cu 复合爆炸箔及纯 Cu、纯 Ni 爆炸箔电阻，结 （Ni Cu ）>（Ni Cu ）Ni >Cu>Ni。
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5
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果统计如表 3 所示。 为了更清楚地观察不同爆炸箔样品中发射光谱谱
线 强 度 的 变 化 规 律 ，首 先 对 比 了（Ni Cu ） 、
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（Ni Cu ）Ni 300 和纯 Cu 发射光谱中较强的几条谱线
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（Cu Ⅱ 461.966 nm、Cu Ⅰ 510.554 nm 和 Cu Ⅰ
515.324 nm），结果如表 4 所示。
由表 4 可以看出：对于（Ni Cu ） 爆炸箔，当放
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电电流从 1.5 kA 升高到 2.0 kA 时 CuⅠ和 CuⅡ谱线强
度提升最大，约 300% 以上；对于（Ni Cu ）Ni 300 爆
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炸箔，当放电电流从 2.0 kA 升高到 2.5 kA 时 CuⅠ和
图 5 图形化（Ni 200 Cu 300 ） 8 复合爆炸箔 CuⅡ谱线强度提升最大，约 100% 以上；对于纯 Cu 爆
Fig.5 Pictures of the（Ni 200 Cu 300 ） 8 exploding foil
炸箔，当放电电流从 1.5 kA 升高到 2.0 kA 时 CuⅠ和
由表 3 可以看出，纯 Cu 爆炸箔电阻最小，纯 Ni 爆 CuⅡ谱线强度提升最大，约 150% 以上。以上结果说
炸箔电阻最大，（Ni Cu ） 和（Ni Cu ）Ni 300 电阻 明，（Ni Cu ）和纯 Cu 箔在 2.0 kA 时爆发比较充分，
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CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2019 年 第 27 卷 第 6 期 （456-464）