疏松鐵沖擊卸載聲速與鐵的高壓熔化線研究.pdf

1、本文圍繞該確定鐵的高壓熔化線的兩種實(shí)驗測量問題，研究采用沖擊波聲速測量技術(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，而不必依賴靜高壓(DAC)實(shí)驗測量結(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個沖擊卸載聲速新數(shù)據(jù)點(diǎn)。這批新數(shù)據(jù)對限定鐵的高壓狀態(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量技術(shù)，即反向碰撞方法。該技術(shù)可當(dāng)作對傳統(tǒng)多臺階光分析技術(shù)的補(bǔ)充。對于疏松度較大的鐵樣品，反向碰撞方法得到的聲速測量信號特征更明顯，在一定程度上提高了聲速的測量精度。 本文將聲速極小值點(diǎn)對應(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模型直接計算平衡熔化壓力點(diǎn)所對應(yīng)的溫度。由此得出動高壓平衡熔化線與靜高壓實(shí)驗數(shù)據(jù)一致的結(jié)論。該結(jié)果為解決動高壓測量技術(shù)和靜高壓測量技術(shù)在鐵的熔化線問題上的長期爭論提供了重要依據(jù)。 在本文數(shù)據(jù)處理過程中，采用了比較準(zhǔn)確的密實(shí)鐵Hugoniot實(shí)驗方程、最新的晶格Gruneisen系數(shù)測量結(jié)果、以及電子熱能熱壓和非諧振效應(yīng)的從頭計算結(jié)果。本文采用基于NVT系綜的分子動力學(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。結(jié)果表明勢函數(shù)的選取對高壓熔化模擬結(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)驗測量結(jié)果之間具有較好的一致性。嘗試該模擬方法對研究沖擊過熱亞穩(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衰減的方法測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沖擊波產(chǎn)生方式，并成功運(yùn)用電探針技術(shù)測量了擾動振幅衰減過程。這兩項技術(shù)使得粘性測量的小擾動方法簡單并易推廣到小口徑的二級輕氣炮