钒的高压声速测量

采用反向碰撞方法进行了钒冲击实验,利用激光干涉测速技术对V/LiF窗口界面粒子速度剖面进行测量.通过对粒子速度剖面的分析获得了32—88 GPa压力范围内钒的高压声速.实验获得的声速-冲击压力关系在约60 GPa存在间断,表明钒发生了冲击相变.相变压力与静高压实验结果及第一性原理计算结果基本一致.     

一种高密度玻璃的多形性高压相变和物态方程研究

在二级轻气炮上用无氧铜飞片直接撞击重玻璃平板样品(密度为4.817 g/cm³,材料牌号:ZF6)开展了冲击压缩实验研究,压力范围为52.1—167.8 GPa,并采用多通道瞬态辐射高温计和光分析技术测量了其雨贡纽线、高压声速和冲击波温度等动态特性.实验结果显示,上述性质在三个不同压力区间出现不连续性变化,表明冲击压缩下该样品材料存在多形性高压相变,相变起始压力分别为23,78和120 GPa.实测声速先是随冲击压力的增高而增加,并在78 GPa附近出现急剧下降,之后又随压力增长,并在120 GPa之后下降到体波声速,表明材料进入高压熔化相.温度数据同样在78和120 GPa处出现明显的不连续变化,并在120 GPa之后变化趋于平缓与计算的Lindeman熔化线相符,进一步印证了上述相变行为.实测雨贡纽数据与LASL数据库中的重玻璃数据相符,结果显示除23 GPa附近有一明显的突变外,高压区数据几近线性变化,表明重玻璃的两个高压相变均为二级相变.本文报道的重玻璃材料高压物性数据和序列相变认识对于发展反向加载技术、提高材料声速测量精度和适用压力范围具有实用价值. 关键词： 重玻璃 冲击温度 卸载声速 冲击相变     

低孔隙度疏松锡的高压声速与相变

为研究微孔洞对锡的高压相变的影响, 对含亚微米孔洞的疏松锡(疏松度m=1.01)进行了冲击加载-卸载实验. 利用DPS(Doppler pins system)测得了31.8-66.1 GPa冲击压力下疏松锡/LiF界面粒子的速度剖面, 获得了各压力下的纵波声速与体波声速, 给出了该疏松锡的冲击熔化起始压力约为49.1 GPa, 获得了各压力下的剪切模量与泊松比. 结合密实锡与疏松锡的高压纵波声速、体波声速与剪切模量, 界定密实锡的冲击熔化压力在53.5-62.3 GPa之间, 高于疏松锡的值, 表明微孔洞明显降低了冲击熔化压力. 对密实锡准确的冲击熔化压力值还需要进一步的实验数据. 测试的固态压力范围内的声速数据没有明显奇异点, 表明疏松锡没有类似密实锡的固态bcc 相变发生.     

钨合金的超声测量及力学参量估算

 利用两面顶压机和六面顶压机作为压力装置，分别对93钨合金材料进行了高压超声测量。测得了93钨合金材料在常态下的横、纵波声速及在0~3 GPa压力范围内的纵波声速随压力的变化关系。测量结果为：在常温常压下，93钨合金的纵波声速为c_L＝5.135 km/s，横波声速为c_t＝2.987 km/s。纵波声速随压力变化的关系式为：c_L＝5.053+0.602p（GPa）。估算的93钨合金相关力学参量为：G＝157.4 GPa，E＝393.0 GPa，K＝260.2 GPa，λ＝155.3 GPa，μ＝157.4 GPa，ν＝0.248。经过对两种超声测量方法测量结果的比较及冲击波测量数据的验证，这些参数是可靠的。     

铜的高压声速和冲击熔化

 用光分析技术，测量了在一维应变冲击条件下，无氧铜的高压下声速，压力范围为125~170 GPa。将上述结果与Broberg、Morris等和Aльгшуер等过去发表的数据结合在一起，对0~170 GPa整个压力区间的声速数据做了综合分析，给出了声速随压力的变化规律。实验结果发现，无氧铜在156~159 GPa之间开始发生冲击熔化，到170 GPa左右，完全进入液相区；对于处于0~156 GPa固体无氧铜的弹性声速c_l可用ln c_l=1.565 888-2.645 488×10^-2ln p+2.710 681×10^-2ln²p拟合公式描述（p的单位为GPa，c_l的单位为km/s），拟合值与实验值的相对误差小于1.3%。     

碳化硅-金刚石超硬复合材料的弹性性质

在六面顶压机装置上,采用完全静水压声速测量技术,同时测量了碳化硅-金刚石复合材料在0~4.3GPa压力范围内的纵波声速(vp)和横波声速(vs),获得了其弹性模量与压力的关系。研究发现:当压力小于1.4GPa时,由于材料内部微孔隙闭合,材料声速随压力的升高而增大;随着压力的继续增加,微孔隙闭合完毕,声速趋于稳定值。常压下,碳化硅-金刚石复合材料的剪切模量高于体积模量;而高压下微孔隙对纵波声速的影响明显大于横波声速,导致体积模量在约1.4GPa时超过剪切模量。在1.4~4.3GPa压力下,碳化硅-金刚石复合材料的体积模量和剪切模量分别约为360和350GPa。     

冲击加载下NaCl单晶高压声速与温度的同步测量

基于二级轻气炮和多通道辐射高温计,测量了45~85GPa压力范围内NaCl单晶的B2相区、B2-液相混合相区和液相区的高压声速和温度。通过高压声速数据,确定了NaCl单晶的冲击熔化压力区间为58~67GPa。当压力为67GPa时,NaCl单晶的冲击熔化温度为3 740K。计算了NaCl单晶的等熵体模量、Grüneisen系数和定容比热容,对比分析了多种模型对Grüneisen系数高压演化特性的描述。结果显示,根据吴强模型计算的Grüneisen系数不但在液相区与冲击压缩实验结果吻合得非常好,而且在低压区也与金刚石压砧实验结果及有限应变计算结果吻合得非常好。     

冲击压缩下单晶LiF高压声速及卸载路径研究

 采用二级轻气炮加载手段，在5~79.1 GPa冲击压力范围内，利用加窗VISAR技术对氟化锂（LiF）单晶样品进行了研究，得到了不同冲击压力下的纵波声速、体积声速以及卸载路径。实验结果显示：单晶LiF沿冲击绝热线的Lagrange纵波声速随粒子速度呈线性变化；在5~79.1 GPa冲击压力下，单晶LiF并未发生熔化及其它相变；卸载路径及速度剖面弹塑性明显。     

反向碰撞法测量Sn的高压卸载声速

采用任意反射面速度干涉系统,通过对窗口碰撞面做特殊防护处理,发展了反向加载测量高压卸载声速的实验技术,解决了以往因使用缓冲层而不能得到样品材料体积声速的局限.利用该方法测量了Sn样品在37—80 GPa压力范围内的高压卸载声速,得到了较高精度的声速测量结果(纵波声速测量误差约为2%,体积声速误差约为5%),且与热力学理论计算结果一致. 关键词： 卸载声速 反向碰撞法 任意反射面速度干涉系统 Sn     

低孔隙度疏松铝的高压声速与冲击熔化

对含微孔洞疏松度m=1.04的疏松铝进行了冲击加载-卸载实验,利用DISAR(distance interferometer system for any reflector)测得了53至99 GPa五个冲击压力下疏松铝/LiF界面粒子速度波剖面,获得了各压力下的纵波声速和其中三个压力点的体波声速,确定出疏松铝的冲击熔化压力约为81 GPa,确定出高压下冲击熔化前的泊松比约为0.372.通过分析,微孔洞明显降低了冲击熔化压力,引起的非谐振效应明显,状态方程计算中考虑非谐效应,非谐因子l 关键词： 低孔隙度 疏松铝 声速 冲击熔化     

Study of cerium phase transitions in shock wave experiments

Cerium has a complex phase diagram that is explained by the presence of structural phase transitions. Experiments to measure the sound velocities in cerium by two methods were carried out to determine the onset of cerium melting on the Hugoniot. In the pressure range 4–37 GPa, the sound velocity in cerium samples was measured by the counter release method using manganin-based piezoresistive gauges. In the pressure range 35–140 GPa, the sound velocity in cerium was measured by the overtaking release method using carbogal and tetrachloromethane indicator liquids. The samples were loaded with plane shock wave generators using powerful explosive charges. The onset of cerium melting on the Hugoniot at a pressure of about 13 GPa has been ascertained from the measured elastic longitudinal and bulk sound velocities.     

Pressure dependence of acoustic behaviors and refractive index of amorphous Kel F-800 copolymer studied by Brillouin spectroscopy

The pressure dependences of the longitudinal sound velocity and the refractive index of amorphous Kel F-800 copolymer were investigated for pressures up to 13 GPa using high-pressure Brillouin spectroscopy combined with a diamond-anvil-cell technique. The sound velocity increased rapidly with increasing pressure at pressures below ～2 GPa, whereas it showed a mild change at higher pressure values. This was attributed to substantial collapse of effective free volume in this amorphous material. The refractive index could be measured by comparing the Brillouin spectra measured from backward and forward, symmetric scattering geometries. The pressure–density relationship could be obtained by using Lorentz–Lorenz equation based on an assumption of constant polarizability, which was consistent with that reported by previous study.     

Hypersonic velocity measurement using Brillouin scattering technique. Application to water under high pressure and temperature

This paper presents recent improvement on sound velocity measurements under extreme conditions, illustrated by the hypersonic sound velocity measurements of water up to 723 K and 9 GPa using Brillouin scattering technique. Because water at high pressure and high temperature is chemically very aggressive, these experiments have been carried out using a specific experimental set-up. The present data should be useful to better constrain the water equation of state at high density. This new development brings high-quality elastic data in a large pressure/temperature domain, which may afterwards benefit the understanding of many other fields as nonlinear acoustics, underwater sound, or physical acoustics from a more general point of view.     

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。