Fe/FeO/FeS混合物的Hugoniot线研究

 在50～210 GPa的压力范围内,用二级轻气炮和电探针技术对平均密度ρ₀＝(6.69±0.06) g/cm³的三组元Fe/FeO/FeS（质量分数分别为58.96%、35.83%、5.21%）混合物的Hugoniot线进行了实验测量,所得的Hugoniot参数为：C₀＝(3.97±0.07) km/s,λ＝1.58±0.03。该混合物Hugoniot线的实测结果与用体积可加性原理计算得到的相同组分混合物的Hugoniot线的符合性很好;根据实验数据还计算了混合物的0 K等温压缩线,发现它与体积可加性原理对单质Fe、FeO和FeS的0 K等温压缩线的计算结果相一致,证明了实验结果的合理性与体积可加性原理的适用性,也表明了此混合物在冲击压缩过程中没有发生过可察觉的化学反应。研究结果亦为今后对外地核各种浓度比Fe-O-S体系候选组分高温高压物态方程及物性的进一步研究奠定了基础。     

冲击载荷下Al2O3陶瓷的动态响应

 通过平面飞片碰撞实验，研究了质量分数为90%的Al₂O₃陶瓷在0～11.0 GPa的动态响应行为，给出了该材料的Hugoniot弹性极限（σ_HEL）、动态屈服强度、高压声速和Hugoniot曲线。结果表明：当冲击应力在σ_HEL≈11.0 GPa的范围内，Al₂O₃陶瓷的塑性区压缩特性表现出较明显的弥散行为；在远低于σ_HEL的应力区，Al₂O₃陶瓷已表现出明显的压缩损伤效应，即出现所谓的破坏波效应。     

液态N2、CO冲击压缩特性研究

 介绍利用液氮致冷技术实现低温靶的冷却及样品气体的液化,并通过二级轻气炮对液态气体加载进行平面冲击压缩,实验分别测得10～57 GPa一次冲击压缩下液氮和液态CO的Hugoniot关系数据。这些实验数据结果显示,33 GPa以上比其以下更容易压缩,这种现象本质是氮发生离解相变消耗内能的一种表现形势。液态在20 GPa以下表现为一种稳定的压缩过程,而在其以上则伴随有较为复杂的化学反应现象产生。此外,实验研究还发现,20 GPa以下N₂和CO两种分子液体的冲击压缩特性非常相似。     

液氮的冲击压缩理论计算

 使用修正的WCA状态方程研究液氮的冲击压缩特性，并利用exp-6形式的势函数、用Ross变分微扰理论计算分子间相互作用贡献的自由能。计算的液氮冲击压缩Hugoniot曲线与实验数据符合较好。     

Hugoniot线上的一个经验常数——来自多孔材料Hugoniot数据的对比研究

 对不同初始密度样品冲击压缩Hugoniot数据的系统分析显示，对每种固体物质而言存在一个表征材料特性的沿其Hugoniot线不随冲击压力而变的经验常数β。β的数值随材料而异。对金属元素而言，该经验特性常数β与初始密实密度ρ₀之间遵循同一个幂指数关系。利用该常数β，可很方便地对不同初始密度的Hugoniot数据进行换算，并可以很方便地获得Grüneisen参数。还对β值为常数的适用范围作了讨论。     

壬基酚聚氧乙烯醚的冲击压缩实验研究

 利用二级轻气炮对有机大分子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚（C₃₅H₆₄O₁₁）进行了系列动高压加载实验。在11~42 GPa冲击压力范围内测量了7个Hugoniot数据。结果表明,在17.8 GPa处,该物质的Hugoniot曲线出现拐折。这一现象意味着在高温高压条件下,壬基酚聚氧乙烯醚体系的分子基团发生了结构性相变。     

下地幔温压下(Mg,Fe)SiO3钙钛矿的相稳定性——对冲击回收样品的微观分析

 在60~110 GPa冲击压力（估算温度为2 300~4 800 K）范围内进行了5发原始样品为(Mg_0.92,Fe_0.08)SiO₃顽火辉石的冲击压缩回收实验，对回收样品进行的X射线衍射（XRD）和红外吸收光谱（IR）分析结果表明：（1）回收样品的主相均是单链状结构硅酸盐，而非钙钛矿结构；（2）回收样品中均未观察到氧化物SiO₂和(Mg_0.92,Fe_0.08)O的XRD 和IR特征谱线；（3）回收样品的XRD、IR特征谱线变得简略，并发现了与原始样品有某些不同的特征谱线，随冲击压力增加，这种变化趋于明显；（4） 通过对比冲击压力在85 GPa以下和97 GPa以上回收样品的XRD、IR特征谱线，没有观察到明显的新谱线特征出现。结合先前的冲击Hugoniot状态方程实验数据分析，可以认为：在冲击压缩过程中样品处于钙钛矿结构，在冲击卸载过程中样品发生了由钙钛矿结构向单链状结构的逆转相变；特别是，在实验的温度压力范围内，不可能发生由(Mg_0.92,Fe_0.08)SiO₃向SiO₂和(Mg_0.92,Fe_0.08)O的化学分解相变，顽火辉石的高压相——钙钛矿结构是稳定的。回收样品和原始样品的谱线差异可能对应于高压加载或卸载过程引起的某种晶格畸变，而高压加载导致钙钛矿型顽火辉石晶格畸变的可能性更大。这一结果将对下地幔矿物学模型的建立和下地幔地震波探测结果的解释提供基础物理依据。     

混合物冲击温度的数值模拟

 介绍温度的数值模拟方法，采用三维动力学有限元程序模拟冲击压缩状态，分析了数值模拟的准确性。模拟了铜和铝两种金属单质组成混合物的冲击压缩性能，在分析了热传导影响后，计算了混合物的冲击温度和冲击绝热线。     

液态CO2高温高密度状态方程研究

 利用二级轻气炮作冲击加载手段，采用自己建立的低温靶，比较系统地研究了液态CO₂的冲击压缩行为。在20～60 GPa压力区获得六个新的Hugoniot数据点。根据这些实验点，采用液体统计力学理论和化学平衡方法，重新优化获得一组CO₂－CO₂，CO₂－O，CO－O作用势参数。分析表明，引起体系在25 GPa以上区域冲击软化现象的主要机制是CO₂离解反应，CO₂—→CO+O。     

液氮冲击压缩特性的理论计算

 用修正的WCA理论计算了液氮冲击压缩至70 GPa的一次冲击Hugoniot数据。计算中引入与体系比容有关的分子离解因子，计算结果表明，在33GPa以上液氮体系发生的相变为分子离解相变，该过程对体系热力学状态有较大影响，分子离解是对冲击能量的吸收过程，导致体系冲击压力和温度增长率下降。     

BaCO3和TiO2粉末混合物冲击压缩性和BaTiO3冲击合成的实验研究

 利用高能炸药爆轰驱动冲击波、狭缝扫描闪光隙高速照相技术和阻抗匹配解原理，在10~100 GPa压力范围内，测量了BaCO₃和TiO₂粉末混合物的冲击绝热数据。同时，利用轴对称柱面和平面爆轰装置，进行了该混合物样品的冲击后回收实验和回收样品的X射线衍射分析，考察BaTiO₃的冲击合成。测量出的冲击绝热数据，以冲击波压力和比容平面上的结果为例，在约30和45 GPa两个压力值时，比容发生明显跃变。冲击绝热数据与回收样品X射线衍射分析结果相结合，判断出，这两个跃变分别对应于TiO₂从锐钛矿相转变到高压β-TiO₂相，BaCO₃与TiO₂开始急剧化学反应合成出BaTiO₃并放出CO₂。此外，在压力为10 GPa左右作回收实验，其回收样品的X射线衍射分析表明TiO₂由锐钛矿相完全转变为金红石相。     

动高压下拉格朗日声速的测定及其应用

 通过实时记录冲击加载—再加载和冲击加载—卸载波的粒子速度剖面,得到了再加载和卸载波在93W合金中传播的拉格朗日声速。通过拉格朗日声速从准弹性到纯塑性的转化,获得了材料在一次冲击终态时的剪应力、剪切模量以及考虑了剪应力修正后的93W合金的冲击绝热关系。     

JB-9001钝感炸药冲击Hugoniot关系测试

 利用“压力对比法”实验技术，通过锰铜压力计测试待测炸药样品和LY12铝样品在LY12铝飞片的同时撞击下的界面压力p_exp和p_Al，从冲击波关系式和正交回归直线拟合分析，确定了JB-9001钝感炸药的冲击Hugoniot关系。     

液态甲烷的高温密度物态方程理论研究

 采用热力学统计理论研究了液态甲烷在高温高压下分子分解反应特点及该体系的物态方程。着重讨论了体系中CH₄-H₂分子间有效势对体系化学反应平衡及物态方程的影响,并根据实验Hugoniot点(p_H, V)优化确定出其exp-6势函数中的参数值。该势函数的排斥部分值比理想混合条件下Lorentz-Berthelot规则给出的势函数值低约50%,预示着高压下CH₄和H₂之间存在着某种亲合性。用该势函数计算得到的p-T线与现有的两个实验点符合很好。还讨论了CH₄-H₂之间的有效作用势参数对CH₄分子冲击离解度（x）的影响。     

碳水混合物相互作用势及混合法则的实验研究和理论探索

 利用二级轻气炮加载技术研究了碳水混合物的冲击压缩特性。研究发现：冲击压力p低于19.0 GPa时,石墨与水混合物冲击压缩特性明显不同于金刚石与水混合物的冲击压缩特性;p大于23 GPa后,它们的特性十分接近;当p为52.9 GPa时,石墨与水混合物表现出反常的冲击压缩特性,压力增加而体积出现膨胀,这与高压下碳与水发生化学反应产生气体相关。还对碳水混合物的相互作用势及混合法则的选取进行了讨论。     

液态水、苯和壬基乳化剂混合物冲击压缩特性的实验研究

 利用二级轻气炮在3.75~57.87 GPa 压力范围内,对体积比为10∶10∶1的液态水-苯-壬基酚聚氧乙烯醚混合体系进行了动高压加载实验,获得了10个Hugoniot数据。拟合结果表明,该混合体系的D-u关系可近似用直线方程D=1.407+1.503u_p描述,拟合精度约为0.102。混合体系H₂O-C₆H₆-C₃₅H₆₄O₁₁的冲击压缩实验结果基本符合体积相加原理,而在给定的实验压力区间内,冲击绝热曲线发生多次拐折的事实意味着该系统可能在6 GPa、10 GPa和30 GPa压力点附近发生了多次结构性相变。另外,还讨论了Lawrence-Berthlot混合规则中修正因子对高密度条件下指数-6型相互作用势排斥部分的影响。     

Shock compression of simple molecules

A simple approach is developed to calculate shock compression of simple molecules. This approach is based upon an accurate analytic representation of the Lennard-Jones fluids in conjunction with the Enskog theory, which is used to calculate the molecular diameter as a function of temperature along the Hugoniot. The model permits rapid, yet reliable calculations. It is applied to N₂, O₂, H₂, D₂, CH₄, CO, and CO₂. The results are tested by the comparison with experimental data and with other calculations. The computed Hugoniots agree reasonably with experimental results for many (but not all) simple molecules and are comparable to those of more complicated models.