冲击波作用下CHBr3/NaCl界面热弛豫特性研究

非透明材料冲击温度测量是通过对界面光辐射历史的观察实现的 ,因此对界面光辐射历史的研究是非透明材料冲击温度测量的基础。但由于冲击阻抗的失配导致界面上出现波的反射而引起温度的变化与界面热流动产生的温度变化交杂在一起 ,以及过程的瞬时性 ,使得对这一过程的实验研究显得非常困难。设计了一种界面波阻抗近似相同的特殊实验装置 ,用光辐射测量技术研究了在冲击压缩下CHBr3/NaCl界面的热弛豫过程。实验结果和理论分析表明CHBr3/NaCl界面的热弛豫时间在纳秒量级 ,与Grover等人的理论预估一致。     

冲击波作用下CHBr／NaCl界面热弛豫特性研究

非透明材料冲击温度测量是通过对界面光辐射历史的观察实现的,因此对界面光辐射历史的研究是非透明材料冲击温度测量的基础。但由于冲击阻抗的失配导致界面上出现波的反射而引起温度的变化与界面热流动产生的温度变化交杂在一起,以及过程的瞬时性,使得对这一过程的实验研究显得非常困难,设计了一种界面波阻抗近似相同的特殊实验装置,用光辐射测量技术研究了在冲击压缩下CHBr3/NaCl界面的热弛豫过程,实验结果和理论分析表明CHBr3/NaCl界面的热弛豫时间在纳秒量级,与Grover等人的理论预估一致。     

薄夹层界面热弛豫解及其在冲击温度研究中的意义

 对样品/薄夹层/窗口组成的三层介质双界面热传导问题进行求解。在3个不同初温、不同热物性参数及边界条件下，获得了夹层介质中的温度解，给出了界面温度历史随薄层厚度、热扩散系数和介质之间热扩散系数之比的变化规律。从理论分析和实验结果发现，当夹层厚度小于1 μm，热扩散系数大于10^-4 m²/s时，在实验观测的时间内，界面温度历史将很快衰减到一平台，其幅度只由样品、窗口的初温和热扩散系数确定，而与夹层介质的初温、热传导系数无关。     

微结构接触界面热阻

微纳米结构的接触热传输是热电转换、超导冷却、集成芯片散热等高技术领域面临并必须着力解决的技术问题,它区别于宏观热传输,具有为尺度依赖效应和多个微观特征量。文中从微结构接触热传输阻力角度出发,探讨了接触热阻及界面热阻区别,阐释了微尺度的特征量,接触界面热阻实验及理论研究方法、实验参数的测量,接触热阻及界面热阻的材料选择。通过接触界面热阻这些方面的研究,为研究接触界面热阻研究提供了较全面的参考。     

考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理

建立了考虑变截面、变热导率及界面接触热阻效应的组合热整流结构的温度场及热整流系数的理论模型和有限元解.数值算例证明了本文模型及算法的可靠性,进而通过参数影响研究确定了若干几何及材料参数对结构热整流系数的影响规律,揭示界面接触热阻对热整流效果的影响机理.研究结果表明长度比、截面半径变化率、热导率、边界条件温差和界面接触热阻等因素必须通过优化设计才能得到最大的热整流系数,同时界面接触热阻的引入也为调控热整流系数提供了一条新的途径.     

冲击压缩下非均质脆性固体的弛豫破坏

与韧性金属材料相比，脆性材料在冲击压缩下表现出许多异常的力学响应特性，尤其是损伤破坏特性，经常在应变不到1％时就发生破坏。因此对脆性固体的动态压缩特性研究不仅是一个工程问题，也是一个非常有意义的科学问题。     

金属冲击温度测量中金属/窗口界面表观光谱辐亮度的再研究

 在冲击压缩下，理想接触的金属/窗口界面温度历史是时间无关的，因而一般认为界面的表观光谱辐亮度也是时间无关的。研究表明：（1）在冲击压缩下，将伴随金属对光的吸收系数减小和光学厚度增大。因此，在考虑辐射输运效应后，理想接触的金属/窗口界面处的表现光谱辐亮度是时间相关的。非常明显的时间相关过程自冲击波到达界面后持续约10 ns。（2）若把存在空间温度梯度的金属界面辐射看作是透光厚度内平均温度的等效辐射效应，其结果与辐射输运效应的计算结果是很相近的。     

基于CMY模型改进的界面热阻模型及其应用

导热膏填充的接触界面热阻由接触热阻和间隙热阻两部分组成。本文采用截锥体接触的单热流通道模型代替CMY模型中的圆盘接触的单热流通道模型,推导出了改进的接触热阻计算公式。本文还结合间隙热阻的计算公式,得到了一种改进的导热膏填充的接触界面热阻模型。通过分析得出了如下结论:对于使用导热膏填充的接触界面的热阻而言,其主要影响因素为接触表面的粗糙度和导热膏的导热系数,而接触界面间压力对其的影响则相对较小。     

冲击压缩下金属钯的结构相变

钯作为典型高压标定材料,研究其在极端条件下的结构变化以及热力学性质具有广泛需求并充满了挑战,特别是冲击加载下钯的固-固相变过程研究仍然匮乏.本文基于嵌入原子势,使用经典分子动力学方法从原子角度揭示了冲击载荷加载下钯的结构相变路径,在0—375 GPa的压力区间观察到一系列复杂的结构转变特征,从初始的面心立方(FCC)结构,至带密排六方(HCP)结构的层错体心立方(BCC)结构,直至完全熔化.在沿<100>晶向冲击下,在70.0 GPa发现了FCC-BCC相变过程,远低于之前研究中静高压的结果.此外,还发现了冲击方向依赖的相变点,在沿着<110>及<111>晶向冲击时FCC-BCC相变压力分别增加至135.8和165.4 GPa,同时相比完美晶体,引入缺陷会使FCC-BCC相变压强值有20—30 GPa的增幅,并通过势能分布的分析予以验证.本文发现冲击加载下钯的FCC-BCC相变压力大大降低的特殊现象,为钯在高压实验等极端条件下的应用提供了新的理论认识.     

冲击压缩下金属的电导率测量

 探索了一种在兆巴压力冲击压缩下测量金属电导率的新方法——四电极垂向引线法，并用刻槽单晶蓝宝石作绝缘腔体，以消除分流效应对测量结果的影响。用二级轻气炮作为加载手段，测量了铁在终态平衡压力为101～208 GPa压力区间内的电导率（电导率从1.45×10⁶ S/m变化到7.65×10⁵ S/m）。将测量铁电导率的压力范围扩展到了200 GPa以上。实验结果表明，关于金属电导率的Bloch-Grüneisen公式在高达200 GPa冲击压力下仍然有效（对于ε-铁）。     

测量冲击压缩下绝缘材料电阻率技术的一个改进

 对A. C. Mitchell等的测量冲击压缩下绝缘材料电阻率的技术做了改进，其主要之点是，在测量电路中增加了一个记录冲击波进入试件的电支路，并在新支路中串接一个基准电阻。这样做的好处是：（1）便于提高试件电阻信号的电平，或提高试件电阻的可测上限范围；（2）可以用基准电阻的实测值对试件的实测电阻值进行校核；（3）可以同时测得试件中的冲击波速度值。文中还以聚四氟乙烯材料的实测结果为例，对本方法的特点做了初步讨论。     

材料预加热冲击压缩实验技术及高温下不锈钢的动态响应

 建立了用于轻气炮上冲击压缩实验的材料预加热系统及相关实验技术。介绍这一系统的原理、构造及操作。利用这一系统，在加载幅度8 GPa的恒定载荷下，得到了初始温度300～980 K范围内HR-2抗氢不锈钢的动态响应特性，包括层裂强度、Hugoniot弹性极限、卸载声速及它们随温度的变化规律。     

冲击压缩后热传导的理论研究

 冲击压缩后的界面温度和界面附近的温度历史用Cattaneo热传导理论作了计算，并与Fourier热传导理论的结果作了比较。分析了热弛豫时间常数对界面温度的影响。     

用于预测疏松材料冲击压缩特性的热力学模型

 在一定的假设条件下，从基本的热力学关系出发，导出了一个新的物态方程表达式。利用这一新形式特态方程所建立的热力学模型，可预测疏松材料的冲击压缩行为。以低、中、高冲击阻抗的铝、铜和钨为示例，将本模型的理论计算曲线与实验冲击压缩数据比较，表明本模型的在宽广的压力范围内具有良好的普活性；对不同初妈密度，疏松材料的冲击压缩行为均显示出较为满意的理论经历测能力；与现有的其它疏松材料物态方程模型相比，本模型在理论上和实际应用中均具有较大的优越性。     

用冲击压缩数据计算物质结合能的一个简便解析方法

 在材料性质满足：（1）可用波恩-迈耶势描述其结合能；（2）自由电子对热能的贡献可忽略不计；以及（3）冲击波速度关系式可用直线关系描述的条件下，本文导出了一个用冲击绝热线数据直接计算该材料结合能和格临爱森物态方程的简便解析公式。给出了用本文方法计算Be，Al，Cu，Ta，U等十七种金属的冷能和冷压方程的结果。将本文结果与徐锡申等和Zharkov等的数值计算结果相比较，发现在冲击压缩测量的实验误差范围内，大多数金属的符合程度是比较好的，但Be，Ni和Pb三种金属除外。本文中对上述偏差的可能原因也做了讨论。     

冲击压缩下聚四氟乙烯电阻率及冲击绝热线的实验研究

 实验测量了国产聚四氟乙烯（SFB-1）在15~40 GPa冲击压力范围内的电阻率及冲击压缩线。主要的实验结果是：电阻率是冲击压力的单调递减函数，其数值在2.45×10⁵~1.73×10³ Ω&#8226;cm之间变化；冲击压缩线可用D=1.571+1.961u-0.0537u²表示（D，u分别为冲击波速度及粒子速度，单位均为km/s）。与其他作者发表的数据相比，发现不同制造厂家生产的聚四氟乙烯材料的电阻常数数值有一定的差别，但其以D-u关系表示的冲击压缩线没有出现可以察觉的变化。     

冲击波极端条件下玻璃的细观结构破坏

 研究了冲击波极端条件下玻璃介质的细观结构破坏问题，指出在低于Hugoniot弹性极限的应力区内，按照细观结构损伤程度的不同，在受压玻璃介质中可以划分出两个区域，即压缩区和破坏区。以K9和ZF1玻璃为例，通过双层结构样品实验，确认了玻璃样品的表面效应（即表面原生微裂纹的扩展）是破坏区形成的第一位原因。其次，基于对破坏区内细观结构损伤和破坏特性的分析，进一步提出：由于玻璃内部散布的不均匀相与其基体介质之间的压缩率不同，冲击波压缩造成了众多的局域变形点，当表面裂纹扩展到不均匀相与基体的边界处，会出现裂纹扩展路径拐折或分叉，造成介质的分割甚至粉碎，这是破坏区生成的第二位原因。