磁驅(qū)動準(zhǔn)等熵壓縮下鋯的相變特性初步研究及電磁膨脹環(huán)模擬.pdf

1、相變是材料動力學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一，其成熟的實(shí)驗(yàn)研究方法有靜高壓壓縮和沖擊壓縮，分別近似的對應(yīng)等溫線和絕熱線。由熱力學(xué)知識可知，等熵線介于等溫線和絕熱線之間，因此，準(zhǔn)等熵壓縮研究相變是聯(lián)系之前兩種研究方法的橋梁，具有重要的科學(xué)意義。金屬鋯在較低壓力下會發(fā)生α-ω相變，但是對鋯的α-ω相變壓力報(bào)道差別較大(二到十幾GPa)，且主要集中在準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和沖擊壓縮，準(zhǔn)等熵壓縮相變只有美國Los Alamos國家實(shí)驗(yàn)室公布過相關(guān)數(shù)據(jù)，國內(nèi)這方面工作

2、還是空白，因此，這方面工作具有較高的科學(xué)研究價(jià)值。
　　本文選擇純度為99.99％的國產(chǎn)純鋯，分別在磁驅(qū)動與電炮實(shí)驗(yàn)裝置上完成了金屬鋯的準(zhǔn)等熵壓縮相變實(shí)驗(yàn)和沖擊壓縮相變實(shí)驗(yàn)，測量了不同加載壓力波形下鋯的界面、自由面粒子速度剖面，剖面內(nèi)包含了相變準(zhǔn)等熵壓縮相變壓力、相變弛豫時(shí)間、新舊相物理特性等有用信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與沖擊壓縮相變相比，鋯準(zhǔn)等熵壓縮下的相變壓力明顯增大，這與已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、理論分析一致;在加載壓力峰值相同時(shí)，CQ-

3、1.5和CQ-4得到的相變壓力基本相等;加載壓力上升時(shí)間較長、樣品較厚時(shí)，相變過程對應(yīng)的速度時(shí)間“平臺”較寬。此外，本文利用帶有電磁模塊的LS-DYNA軟件對磁驅(qū)動實(shí)驗(yàn)裝置的負(fù)載區(qū)進(jìn)行了構(gòu)型優(yōu)化，提出了最優(yōu)模型，針對本文相變實(shí)驗(yàn)具體要求以及實(shí)驗(yàn)裝置現(xiàn)階段運(yùn)行性能，提出了加固構(gòu)型，并運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中;分析了實(shí)驗(yàn)中一些因素的影響。
　　此外，本文還利用LS-DYNA軟件模擬了電磁膨脹環(huán)加載過程（計(jì)算結(jié)果與已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好），分析了電磁