铁冲击相变的分子动力学研究

邵建立; 王 裴; 秦承森; 周洪强

doi:10.7498/aps.56.5389

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铁冲击相变的分子动力学研究

邵建立 , 王裴 , 秦承森 , 周洪强

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铁冲击相变的分子动力学研究

邵建立, 王裴, 秦承森, 周洪强

物理学报, 2007, 56(9): 5389-5393.

doi: 10.7498/aps.56.5389

Shock-induced phase transformations of iron studied with molecular dynamics

Shao Jian-Li, Wang Pei, Qin Cheng-Sen, Zhou Hong-Qiang

Acta Phys. Sin., 2007, 56(9): 5389-5393.

doi: 10.7498/aps.56.5389

摘要
用分子动力学方法模拟了单晶铁(Fe)在一定初始温度下冲击相变(α相→ε相)的微观过程，结果显示温度会导致冲击相变压力阈值降低.基于此微观过程，对加卸载波系的传播规律进行了相应计算和分析，结果表明在卸载过程中逆相变波(ε相→α相)相对于波前以当地纵波声速传播，而相对波后以亚声速传播，这可由卸载压力-密度曲线给出相应解释；计算了不同初态的卸载压力-密度状态曲线，并给出了逆相变带的分布，其分布规律显示了卸载过程逆相变的滞后现象.

关键词:
分子动力学 /

多体势 /

冲击波 /

相变
Abstract
Molecular dynamics simulations are used to investigate the shock-induced phase transformation of iron at a certain initial temperature, which shows that the temperature lowers the threshold pressure of shock-induced phase transformation. Also, the evolution of the loading and unloading waves is calculated and analyzed, and it is found that the velocity of the inverse phase transformation wave(during ε phase →α phase)equals the longitudinal sound speed of the wave front and is less than that of the wave rear. The pressure and density of unloading traces is also calculated, which affords a good explanation to the evolution of the unloading waves, and the phase transformation band of unloading is obtained, which shows the hysteresis in the reverse transformation.

Keywords:
molecular dynamics /

many body potential /

shock wave /

phase transformation
作者及机构信息
邵建立,

王裴,

秦承森,

周洪强

1.
北京应用物理与计算数学研究所，北京 100088

基金项目: 国家自然科学基金NSAF联合基金重点项目(批准号:10476027)资助的课题.
Authors and contacts
Shao Jian-Li,

Wang Pei,

Qin Cheng-Sen,

Zhou Hong-Qiang

1.
北京应用物理与计算数学研究所，北京 100088
参考文献

施引文献

[1]	贾瑞煜, 方乒乒, 高超, 林机. 玻色-爱因斯坦凝聚体中的淬火孤子与冲击波. 物理学报, 2021, 70(18): 180303. doi: 10.7498/aps.70.20210564
[2]	赵中华, 渠广昊, 姚佳池, 闵道敏, 翟鹏飞, 刘杰, 李盛涛. 热峰作用下单斜ZrO₂相变过程的分子动力学模拟. 物理学报, 2021, 70(13): 136101. doi: 10.7498/aps.70.20201861
[3]	王小峰, 陶钢, 徐宁, 王鹏, 李召, 闻鹏. 冲击波诱导水中纳米气泡塌陷的分子动力学分析. 物理学报, 2021, 70(13): 134702. doi: 10.7498/aps.70.20210058
[4]	马通, 谢红献. 单晶铁沿[101]晶向冲击过程中面心立方相的形成机制. 物理学报, 2020, 69(13): 130202. doi: 10.7498/aps.69.20191877
[5]	第伍旻杰, 胡晓棉. 单晶Ce冲击相变的分子动力学模拟. 物理学报, 2020, 69(11): 116202. doi: 10.7498/aps.69.20200323
[6]	李俊, 吴强, 于继东, 谭叶, 姚松林, 薛桃, 金柯. 铁冲击相变的晶向效应. 物理学报, 2017, 66(14): 146201. doi: 10.7498/aps.66.146201
[7]	张宝玲, 宋小勇, 侯氢, 汪俊. 高密度氦相变的分子动力学研究. 物理学报, 2015, 64(1): 016202. doi: 10.7498/aps.64.016202
[8]	马文, 陆彦文. 纳米多晶铜中冲击波阵面的分子动力学研究. 物理学报, 2013, 62(3): 036201. doi: 10.7498/aps.62.036201
[9]	周婷婷, 黄风雷. HMX不同晶型热膨胀特性及相变的ReaxFF分子动力学模拟. 物理学报, 2012, 61(24): 246501. doi: 10.7498/aps.61.246501
[10]	潘昊, 胡晓棉, 吴子辉, 戴诚达, 吴强. 铈低压冲击相变数值模拟研究. 物理学报, 2012, 61(20): 206401. doi: 10.7498/aps.61.206401
[11]	马文, 祝文军, 陈开果, 经福谦. 晶界对纳米多晶铝中冲击波阵面结构影响的分子动力学研究. 物理学报, 2011, 60(1): 016107. doi: 10.7498/aps.60.016107
[12]	汪志刚, 吴亮, 张杨, 文玉华. 面心立方铁纳米粒子的相变与并合行为的分子动力学研究. 物理学报, 2011, 60(9): 096105. doi: 10.7498/aps.60.096105
[13]	马文, 祝文军, 张亚林, 经福谦. 纳米多晶铁的冲击相变研究. 物理学报, 2011, 60(6): 066404. doi: 10.7498/aps.60.066404
[14]	陈开果, 祝文军, 马文, 邓小良, 贺红亮, 经福谦. 冲击波在纳米金属铜中传播的分子动力学模拟. 物理学报, 2010, 59(2): 1225-1232. doi: 10.7498/aps.59.1225
[15]	何安民, 邵建立, 秦承森, 王裴. 单晶Cu冲击加载及卸载下塑性行为的微观模拟. 物理学报, 2009, 58(8): 5667-5672. doi: 10.7498/aps.58.5667
[16]	王海燕, 祝文军, 邓小良, 宋振飞, 陈向荣. 冲击加载下铝中氦泡和孔洞的塑性变形特征研究. 物理学报, 2009, 58(2): 1154-1160. doi: 10.7498/aps.58.1154
[17]	邵建立, 秦承森, 王裴. 动态压缩下马氏体相变力学性质的微观研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1936-1941. doi: 10.7498/aps.58.1936
[18]	邵建立, 王裴, 秦承森, 周洪强. 冲击加载下孔洞诱导相变形核分析. 物理学报, 2008, 57(2): 1254-1258. doi: 10.7498/aps.57.1254
[19]	崔新林, 祝文军, 邓小良, 李英骏, 贺红亮. 冲击波压缩下含纳米孔洞单晶铁的结构相变研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5545-5550. doi: 10.7498/aps.55.5545
[20]	陈军, 经福谦, 张景琳, 陈栋泉. 冲击作用下金属表面微喷射的分子动力学模拟. 物理学报, 2002, 51(10): 2386-2392. doi: 10.7498/aps.51.2386

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物理学报. 2007, 56(9): 5389-5393.

doi: 10.7498/aps.56.5389.

铁冲击相变的分子动力学研究

1. 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100088

基金项目: 国家自然科学基金NSAF联合基金重点项目(批准号:10476027)资助的课题.

收稿日期: 2006-09-21
修回日期: 2007-02-01
刊出日期: 2007-09-20

摘要: 用分子动力学方法模拟了单晶铁(Fe)在一定初始温度下冲击相变(α相→ε相)的微观过程，结果显示温度会导致冲击相变压力阈值降低.基于此微观过程，对加卸载波系的传播规律进行了相应计算和分析，结果表明在卸载过程中逆相变波(ε相→α相)相对于波前以当地纵波声速传播，而相对波后以亚声速传播，这可由卸载压力-密度曲线给出相应解释；计算了不同初态的卸载压力-密度状态曲线，并给出了逆相变带的分布，其分布规律显示了卸载过程逆相变的滞后现象.

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