疏松鐵沖擊卸載聲速與鐵的高壓熔化線(xiàn)研究.pdf

1、本文圍繞該確定鐵的高壓熔化線(xiàn)的兩種實(shí)驗(yàn)測(cè)量問(wèn)題，研究采用沖擊波聲速測(cè)量技術(shù)，確定出兩種具有不同疏松度的鐵樣品的沖擊熔化壓力點(diǎn)，它們分別發(fā)生在134GPa和87GPa處。這是本文最重要的創(chuàng)新點(diǎn)。利用本文結(jié)果，并結(jié)合BrownandMcQueen和NuygenandHolmes確定的密實(shí)鐵沖擊熔化壓力值(260GPa)，可以直接根據(jù)沖擊高壓數(shù)據(jù)限定鐵的高壓熔化線(xiàn)，而不必依賴(lài)靜高壓(DAC)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果。 該研究利用沖擊溫度與鐵樣品初

2、始密度之間的相關(guān)性，本文在比較寬的溫度和壓力區(qū)域獲得了8個(gè)沖擊卸載聲速新數(shù)據(jù)點(diǎn)。這批新數(shù)據(jù)對(duì)限定鐵的高壓狀態(tài)方程以及高壓本構(gòu)方程都具有重要意義 本文成功嘗試了一種新的聲速測(cè)量技術(shù)，即反向碰撞方法。該技術(shù)可當(dāng)作對(duì)傳統(tǒng)多臺(tái)階光分析技術(shù)的補(bǔ)充。對(duì)于疏松度較大的鐵樣品，反向碰撞方法得到的聲速測(cè)量信號(hào)特征更明顯，在一定程度上提高了聲速的測(cè)量精度。 本文將聲速極小值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)當(dāng)作完全熔化點(diǎn)處理，將該點(diǎn)壓力值判定為平衡熔化壓力，并利

3、用液體物態(tài)方程Grover模型直接計(jì)算平衡熔化壓力點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度。由此得出動(dòng)高壓平衡熔化線(xiàn)與靜高壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致的結(jié)論。該結(jié)果為解決動(dòng)高壓測(cè)量技術(shù)和靜高壓測(cè)量技術(shù)在鐵的熔化線(xiàn)問(wèn)題上的長(zhǎng)期爭(zhēng)論提供了重要依據(jù)。 在本文數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，采用了比較準(zhǔn)確的密實(shí)鐵Hugoniot實(shí)驗(yàn)方程、最新的晶格Gruneisen系數(shù)測(cè)量結(jié)果、以及電子熱能熱壓和非諧振效應(yīng)的從頭計(jì)算結(jié)果。本文采用基于NVT系綜的分子動(dòng)力學(xué)方法，并結(jié)合固/液兩相平衡的熔化模擬

4、技術(shù)，研究了氬的高壓熔化曲線(xiàn)。結(jié)果表明勢(shì)函數(shù)的選取對(duì)高壓熔化模擬結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。其模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果之間具有較好的一致性。嘗試該模擬方法對(duì)研究沖擊過(guò)熱亞穩(wěn)態(tài)相的熔化機(jī)理具有特別意義。 本文采用沖擊波陣面小擾動(dòng)衰減的方法測(cè)量了高溫高壓下金屬鋁的粘性。首次在輕氣炮加載條件下采用了一種新的擾動(dòng)沖擊波產(chǎn)生方式，并成功運(yùn)用電探針技術(shù)測(cè)量了擾動(dòng)振幅衰減過(guò)程。這兩項(xiàng)技術(shù)使得粘性測(cè)量的小擾動(dòng)方法簡(jiǎn)單并易推廣到小口徑的二級(jí)輕氣炮