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窗口声阻抗对锆相变动力学的影响

种涛 王桂吉 谭福利 赵剑衡 唐志平

窗口声阻抗对锆相变动力学的影响

种涛, 王桂吉, 谭福利, 赵剑衡, 唐志平
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  • 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.
      通信作者: 赵剑衡, jianh_zhao@caep.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金委重大科研仪器设备研制专项(批准号:11327803)、四川省青年科技创新研究团队专项计划项目(批准号:2016TD0022)和科学挑战专题(批准号:JCKY2016212A501)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-10
  • 修回日期:  2018-01-03
  • 刊出日期:  2018-04-05

窗口声阻抗对锆相变动力学的影响

  • 1. 中国工程物理研究院流体物理研究所, 绵阳 621900;
  • 2. 中国科学技术大学近代力学系, 合肥 230027
  • 通信作者: 赵剑衡, jianh_zhao@caep.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金委重大科研仪器设备研制专项(批准号:11327803)、四川省青年科技创新研究团队专项计划项目(批准号:2016TD0022)和科学挑战专题(批准号:JCKY2016212A501)资助的课题.

摘要: 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.

English Abstract

参考文献 (23)

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