金屬鉍的沖擊相變與多相物態(tài)方程研究.pdf

1、沖擊相變是沖擊波物理研究的一項重要內容。研究物質在沖擊加載下的相變特性，對于構建物質的完全物態(tài)方程具有重要意義，對于材料科學和地球物理學等研究也有著重要的推動作用。
　　金屬鉍(Bi)是一種具有復雜相圖的金屬，存在復雜的多形相變和反常熔化特性。有關Bi的多形相變的研究，國外已經做了不少報道，但是從動高壓和靜高壓獲得的數(shù)據(jù)存在較大分歧;而Bi的高壓熔化研究還處于起步階段，因而通過對Bi的多形相變和熔化研究，對于認識物質的多形相變、熔

2、化特性，構建完全物態(tài)方程具有重要意義。
　　本文以實驗為主，結合理論分析，研究了金屬Bi在沖擊加載下的相變特性。主要內容和研究成果歸納如下:
　　(1)利用激光干涉測試技術(DISAR)，采用正向碰撞法開展了3GPa壓力附近金屬Bi的加載粒子速度剖面測量，實驗結果清楚地顯示出多波結構，獲得了Bi的彈塑性、BiⅠ-BiⅡ和BiⅡ-BiⅢ相變信息，實驗結果同Asay等報道的結果較一致。
　　(2)利用熔石英作為斜波發(fā)生器進

3、行準等熵加載，通過加載應變速率的控制以展寬加載上升前沿，研究加載應變速率對相變壓力的影響。實驗結果表明低壓下應變率對相變壓力的影響較小。
　　(3)通過反向碰撞法測量了10GPa～45 GPa壓力范圍內金屬Bi的卸載粒子速度剖面，獲得了Bi在該壓力范圍內的Hugoniot數(shù)據(jù)和高壓聲速。該方法克服了電探針法在測量低壓Hugoniot數(shù)據(jù)時由于導通一致性差而不能準確得到沖擊波速度的難題，同時又避免了精確測量樣品中沖擊波走時的問題。實

4、驗獲得的沖擊波速度(D)-粒子速度(u) Hugoniot數(shù)據(jù)表明，Bi在粒子速度u=0.9km/s附近D-u曲線發(fā)生了明顯拐折，產生這一拐折的原因推測與沖擊導致的Bi的固-液相變有關;而高壓聲速的測量結果表明，在16GPa沖擊壓力下Bi仍處于固相，但縱波聲速已有向體波聲速逼近的趨勢，表明了沖擊熔化即將在附近的壓力范圍內發(fā)生。
　　(4)基于熱力學勢函數(shù)的方法，計算得到了Bi的部分相圖，并與實驗結果進行了比較，結果表明多形相變信息