斜波压缩下锡的相变动力学特性

利用磁驱动加载装置(CQ-4)和高精度速度测试装置(DPV),开展了斜波加载下锡的动态压缩实验。实验结果表明:锡在加载阶段经历了弹塑性转变和相变等物理过程,相变压力约为7.5 GPa。β–γ相变对应的特征速度随着锡厚度的增加,从676.3 m/s减小到636.8 m/s,对应的压力从7.62 GPa降低到7.11 GPa。结合Hayes多相状态方程和非平衡相变动力学模型,对锡的斜波压缩实验过程进行了模拟,数值计算结果可以较好地描述锡在加载阶段的弹塑性转变和相变等物理过程。讨论了体模量在不同热力学过程中的物理形式,计算结果显示,斜波压缩过程需考虑压力对体模量的修正。分析了相变弛豫时间、体模量等典型物理参数对速度波形的影响,结果表明,相变弛豫时间和各相初始自由能主要影响混合区部分速度波形,γ相的体模量参数只影响相变后的速度波形,β相的体模量参数会影响整体速度波形。     

窗口声阻抗对锆相变动力学的影响

基于磁驱动加载装置CQ-4开展了锆的斜波压缩相变实验,研究了锆样品后表面窗口声阻抗对相变波形的影响.实验结果显示,锆后表面为较低声阻抗窗口(自由面和LiF窗口)时,相变起始对应的特征粒子速度约331.0 m/s,而高阻抗蓝宝石窗口时,特征粒子速度约301.9 m/s,特征速度对应的压力从约9.14 GPa下降到8.27 GPa.相变对应的速度特征拐点是与多种因素相关的实验信息,因此它对应的压力并不是材料属性参数相变压力.结合基于热力学Helmholtz自由能的多相状态方程和非平衡相变动力学方程开展了锆的相变动力学数值模拟研究,相变弛豫时间为30 ns,计算结果与三种情况的实验结果符合良好,可以较好地模拟斜波压缩下锆的弹塑性转变、相变等物理过程.在压力-比容和温度-压力热力学平面,相变前锆的准等熵线与冲击绝热线差异很小,相变后准等熵线都位于冲击绝热线下方,随着压力的增加准等熵线和冲击绝线偏差越来越大,温度-压力平面中在20 GPa时相差约100 K.相变开始后,由于相变引起比容的间断,导致锆的拉氏声速迅速下降约7%,相变完成后拉氏声速恢复到体波声速.     

流-固界面波的激光激发与光偏转检测

基于光偏转原理,研制了可用于流-固界面波探测的光纤传感装置.在此基础上,建立了以调Q Nd∶YAG激光为流-固界面波激发光源的实验系统.实验上探测了激光在空气-铝、水-铝和酒精-铝等界面上激发的界面波波形.根据实验波形,算得在这三种界面上的泄漏Rayleigh波和Scholte波的速度分别为2889 m/s和339 m/s、2916 m/s和1512 m/s、2872 m/s和1184 m/s,此实验值与理论计算值相比,偏差小于5％.     

35 GPa斜波加载下RDX单晶炸药的动力学行为

利用磁驱动斜波加载10 MA装置和激光干涉测速技术,开展了35 GPa压力下(100)晶向RDX单晶炸药的斜波压缩实验,获得了RDX单晶/LiF单晶窗口界面速度数据。实验结果显示,速度波剖面表现为明显的三波结构,由低到高依次对应弹性波、塑性波和相变波,α-γ相变的起始压力为3.1 GPa。结合修正的多相状态方程和非平衡相变动力学模型,对RDX单晶炸药的斜波压缩过程开展一维流体动力学数值模拟,模拟结果与实验结果基本一致。     

基于铰链式六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置

报道了一种新型二级6-8型大腔体静高压装置.该装置是以国产DS6×800T铰链式六面顶压机为构架,在其六面体压腔中直接放入二级6-8模(球分割)增压装置以产生10GPa以上的压力,还实验了不同规格的预密封边和不同密度的叶蜡石对压力产生效率的影响,在室温下用BiⅠ-Ⅱ(2.55GPa),Ⅲ-Ⅴ(7.7GPa)和SnⅠ-Ⅱ(9.4GPa)在高压下的相变对14／8(8面体传压介质边长／8面体压腔边长)规格压腔进行了压力标定.实验结果表明,该系统可以在加载压力(油压)约为3×10⁶N(～42 关键词： 铰链式六面顶压机 6-8型球分割大腔体静高压装置 压力标定     

神光-Ⅱ装置配套速度干涉仪

介绍了神光-Ⅱ装置配套线成像速度干涉仪光路排布、用于任意反射面的速度干涉仪系统中干涉仪结构的选择及干涉仪的调节。该仪器可以用于测量自由面速度、界面速度和透明材料中冲击波波阵面速度。该仪器的最小时间分辨力可达约20 ps,空间分辨力高于10μm。并在神光-Ⅱ装置上进行了动态打靶实验,实验用靶为Al-CH靶,获得了较好的实验图像,测得了CH中冲击波的平均传播速度为24.67 km/s。     

无水乙醇脉动热管相变蓄放热器放热实验分析

为研究脉动热管在相变蓄放热装置中对放热的强化,设计了一套脉动热管相变蓄放热装置,搭建了试验台。以无水乙醇作为充注工质,充注率为0.5,相变材料采用Ba(OH)_2·8H_2O(八水氢氧化钡),质量4.5 kg,热循环采用底部加热顶部冷却,设定几组工况进行对比实验,发现放热过程中脉动热管的作用非常显著,实验工况下总放热时间由13495 s减小到12665 s,总放热时间减少了830 s,相变潜热放热时间由7300 s减小到5330s相变潜热放热时间减少了1970s,减幅达到27%,冷却水最高温度升高了4℃;发现冷却水初始温度越低潜热放热时间和总放热时间越少,水槽内冷却水最终温度也越低,但冷却水温度不宜过高或者过低,本装置冷却水最佳温度范围为15～20℃;实验中发现增大冷却水流量,总放热时间和相变潜热放热时间都只会微弱减小,冷却流体流量对放热过程影响不大,建议冷却流体的流量为0.1m~3/h。     

磁驱动加载装置负载区降温系统设计及应用

在材料物性研究中,压力和温度是两个基础的物理量,国内磁驱动加载装置具有压力调节能力,暂不具备样品降温控制技术,针对这一现状设计了一套配合磁驱动加载装置负载区的样品初始降温系统,结合设计的电极板结构和测试探针工装,使负载区电极板与样品、样品与探针固定于设定位置;通过往电极板和探针工装形成的密闭气室内注入压缩低温液氮达到对样品降温的目的;通过真空泵,抽出电极板和探针工装形成的密闭气室内的空气,避免测速探针由于低温凝结空气中的水汽而无法工作。基于该系统开展了低温下铋的斜波压缩实验,获得了?80 ℃初始温度下铋的动力学响应数据,验证了降温系统的可靠性。     

反向碰撞法测量Bi的低压Hugoniot数据

在火炮和二级轻气炮上利用反向碰撞技术,通过测量飞片击靶速度以及飞片/窗口的界面粒子速度,获得了金属铋(Bi)在10-45 GPa压力范围内的Hugoniot数据. 该方法克服了电探针法在测量低压Hugoniot数据时由于导通一致性差而不能准确得到冲击波速度的难题,同时又避免了精确测量样品中冲击波走时的问题. 实验获得的冲击波速度(D)-波后粒子速度(u)Hugoniot数据表明,Bi在粒子速度u=0.9 km/s附近D-u曲线发生了明显拐折,产生这一拐折的原因推测与冲击导致的Bi的固-液相变有关. 关键词： Hugoniot数据 反向碰撞 冲击相变 铋     

LiKSO4的旋光性和相变

室温下测量了LiKSO₄单晶的旋光频散特性,用“晶体”旋光模型可以很好地拟合实验结果。在-180℃到680℃温度范围内,测量了LiKSO₄的旋光度,观测到四个相交:低温相变具有显著的温度迴线,相变温度随样品而异。讨论了上述相变模式与目前已报道的LiKSO₄相变资料之间的关系。 关键词：     

冷却倾斜板熔体处理过程边界层分布及流动传热的理论研究

针对倾斜板熔体处理晶粒细化与半固态成形原理,研究了倾斜板熔体处理过程边界层分布,建立了熔体传热和冷却速率的计算模型.计算结果表明,随着斜板倾角和熔体初始流动速度的增大,熔体在倾斜板上从层流向紊流的转变时间减少;温度边界层厚度随着熔体初始流动速度的增加而减小,斜板倾角对温度边界层厚度的影响较小;温度边界层厚度和速度边界层厚度都随熔体流动距离的增加而增大,在层流区,温度边界层厚度远大于速度边界层厚度,而在紊流区,温度边界层厚度与速度边界层厚度重合;倾斜板上熔体冷却速率与熔体厚度成反比,初始流速小于1m/s时,熔体的冷却速率沿着倾斜板长度方向逐渐增大,初始流速为1m/s时,熔体的冷却速率沿倾斜板长度方向基本不变,当初始流速大于1m/s时,熔体冷却速率沿倾斜板长度方向逐渐减小;倾斜板上熔体冷却速率在100—1000 K/s之间,属于亚快速凝固范畴.     

LiKSO_4的旋光性和相变

室温下测量了LiKSO_4单晶的旋光频散特性,用“晶体”旋光模型可以很好地拟合实验结果。在-180℃到680℃温度范围内,测量了LiKSO_4的旋光度,观测到四个相交:低温相变具有显著的温度迴线,相变温度随样品而异。讨论了上述相变模式与目前已报道的LiKSO_4相变资料之间的关系。     

光束通过碘酸钾单晶产生的衍射花样及其与相变的依存关系

实验观察到了激光束通过KIO₃单晶时产生的偏振态改变90°的衍射带和衍射斑。研究了从室温到240℃温度范围内衍射光强随晶体温度的变化,当T=72℃时衍射光强突然急剧增加,T=212℃时衍射光强几乎减小到零,T>212℃时观察不到衍射光,72℃和212℃分别与有关文献报道的KIO₃的两个相变温度相同。 关键词：     

冷库翅片管蒸发器性能测试实验研究

利用低温风洞实验室研究了过冷度、过热度、蒸发温度、迎面风速对冷库蒸发器性能的影响。结果表明:当环境温度为0℃和-18℃时,过冷度从1℃增加到6℃,制冷量近乎呈线性增长,平均每过冷1℃制冷量分别增加了2.63%、2.72%;过热度从0℃增加到5℃,制冷量随过热度的增大而逐渐减小,平均每过热1℃制冷量分别减小了0.99%、0.38%;迎面风速从3.8 m/s增加到5.8 m/s,制冷量随迎面风速的增大而逐渐增大,平均每增加0.5 m/s的风速制冷量分别增大了1.01%、0.57%。蒸发温度从-29℃增加到-25℃,制冷量近乎呈线性增长,平均每增加1℃蒸发温度制冷量增加了4.6%。     

钙钛矿(CaTiO_3)高压相变及等温压缩

高温高压条件下对钙钛矿(Perovstsite)多晶进行了研究,在金刚石压砧设备上压力条件最高达38GPa,YAG莱塞加热温度近1000℃以上,用红宝石萤光校压系统进行压力标定。实验结果表明静水压条件X射线就位测量,CaTiO_3(Ⅰ)由斜方晶系在10GPa时直接向六方CaTiO_3(Ⅱ)结构相变,体积变化为1.6％;1000℃加热及非静水压条件下,CaTiO_3(Ⅰ)由斜方晶系首先转变为四方晶系CaTiO_3(Ⅲ)转变压力为8.5GPa,体积变化0％,继续增加压力到15GPa,CaTiO_1(Ⅲ)向CaTiO_3(Ⅱ)转化成六方晶系,体积变化亦为1.6％。三种高压相,在压力降到一个大气压时都会消失,所以是逆转化的非淬火相。 等温压缩在标准静水压条件下进行,压力应小于10.4GPa,K_0~'=5.6时,X_o=210±7GPa,此数据是根据Birch-Murnaghan状态方程求得的体模重。     

二级6-8型静高压装置厘米级腔体的设计原理与实验研究

利用大腔体静高压装置的实验数据,提出了"极限压缩体积比"的概念以及腔体与组装设计的一般性原理。通过对极限压缩体积比的分析,设计出了样品腔体达到厘米级的36/20(正八面体传压介质边长为36mm/末级压砧正三角形截角边长为20mm)组装。采用原位电阻观测Bi(Ⅲ-Ⅴ,7.7GPa),ZnTe(Ⅰ-Ⅱ,5GPa;Ⅱ-Ⅲ,8.9~9.5GPa;半导体-金属,11.5~13.0GPa)和ZnS(半导体-金属,15.6GPa)在高压下相变的方法,标定了36/20组装的腔体压力。实验结果表明所设计样品腔的尺寸大于10mm,压力可以达到15GPa以上。本工作使得基于国产6×2 500t(吨)铰链式六面顶压机的二级6-8型静高压装置在高压实验研究中具有更加广阔的应用前景。     

弛豫型铁电单晶0.67Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.33PbTiO_3的拉曼散射研究

本文采用拉曼散射技术在温度从374到-196℃的范围内,研究了弛豫型铁电单晶0.67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3(PMNT)。观察了在不同温度下拉曼光谱的变化,经分析这些变化反映了该晶体经历了两个相变:第一个相变温度发生在120℃,从顺电立方相到铁电四方相的相变,780 cm-1处模式在VH偏振下的改变标志了这一相变;第二个相变温度发生在34℃,是从铁电四方相到铁电三方相的相变,软模的出现代表了这一相变。     

多次冲击加载-卸载路径下铁α-ε相变动力学特性研究

采用气炮作为加载手段,结合反向碰撞技术和多台阶三层组合飞片技术,通过精细的样品/窗口波剖面测量,对典型加载-卸载-再加载路径下铁的相变动力学特性进行了研究.观测到一次卸载阶段的多波结构及再加载段的双波结构.获得首次逆相变阈值约为(11.3±0.5) GPa,首次加卸载相变特征时间为30 ns;再加载相变起始压力为10—12 GPa,且随着再加载初始态ε相质量分数降低而降低.实验显示二次相变压力阈值与ε相残余质量分数以及逆相变子相所含孪晶、缺陷相关,同时二次加载相转变速率比首次加载更快.上述结果揭示了多晶铁相变动力学行为与加载路径的强耦合,为相关研究提供了新的视角和实验支撑.     

铋、氧化铋、硫化铋在硝酸-硫脲中的溶解性

研究了铋、氧化铋、硫化铋在硝酸-硫脲中的溶解性。三价铋离子与硫脲溶液可形成黄色络合物,在波长为460nm处,反应温度为25℃,反应时间为6min,硝酸浓度为1.0mol/L,硫脲浓度为0.5mol/L,振荡速率为160r/min条件下铋含量在0.059—4.57μg/mL范围内服从郎伯-比尔定律,检出限为m=0.04μg。铋矿物的溶解性顺序大小为Bi2O3>Bi>Bi₂S₃。本方法操作简便,可靠,实验结果满意,具有广泛的实用意义。     

斜波压缩下RDX单晶的动力学特性

利用小型脉冲功率装置CQ-4,实现了RDX单晶(210),(100)两种晶向15 GPa内的斜波压缩加载.利用激光干涉测速技术,实验获得了RDX单晶样品与LiF界面的速度历史曲线.速度曲线表现出明显的三波结构,表明出现了弹塑性转变和a-g相变.分别计算了两种晶向的应力屈服极限和屈服强度,不同晶向的RDX单晶的屈服极限表现出明显的差别.并对斜波加载下的a-g相变特征进行了分析,两种晶向的相转变起始压力基本相同, a-g相变起始压力在3.5—4.0 GPa之间,相变起始压力至5 GPa内均为相转变区, 5—15 GPa为稳定新相.