氟化锂和蓝宝石单晶冲击消光及其对辐射测温的影响

采用冲击波压缩原位光源技术结合时间分辨多波长高温计测量,研究了氟化锂和蓝宝石单晶样品的冲击消光现象,实验压力范围50~183GPa,中心波长覆盖254~800nm。结果表明,氟化锂单晶样品在实验压力下透过率变化不大,对界面温度的拟合值影响不明显,只是使表观发射率略有下降;当压力低于90GPa时,蓝宝石的消光情况同氟化锂接近,对界面温度的拟合影响也不明显;而当压力高于99GPa时,蓝宝石呈现明显的消光衰减现象,实验测定的消光系数随压力增加而增加,与波长间呈反比关系,与文献报道250GPa高压消光特性一致。研究还发现,蓝宝石窗高压消光行为对界面温度的测量存在较大的影响,使得拟合温度明显偏低。本文研究对发展非透明材料冲击测温技术具有一定的参考价值。     

氟化锂和蓝宝石单晶冲击消光及其对辐射测温的影响

采用冲击波压缩原位光源技术结合时间分辨多波长高温计测量,研究了氟化锂和蓝宝石单晶样品的冲击消光现象,实验压力范围50～183了GPa,中心波长覆盖254～800 nm.结果表明,氟化锂单晶样品在实验压力下透过率变化不大,对界面温度的拟合值影响不明显,只是使表观发射率略有下降;当压力低于90GPa时,蓝宝石的消光情况同氟化锂接近,对界面温度的拟合影响也不明显;而当压力高于99 GPa时,蓝宝石呈现明显的消光衰减现象,实验测定的消光系数随压力增加而增加,与波长间呈反比关系,与文献报道250 0Pa高压消光特性一致.研究还发现,蓝宝石窗高压消光行为对界面温度的测量存在较大的影响,使得拟合温度明显偏低.本文研究对发展非透明材料冲击测温技术具有一定的参考价值.     

冲击载荷下K9玻璃的光学特性

K9玻璃常作为冲击载荷下失效波(破坏波)萌生机制和脆性材料动态断裂特性的研究对象,而当作为冲击窗口材料时,由于冲击压力范围限制,其光学特性研究常被忽略。通过平板撞击实验,结合激光多普勒测速系统(DPS:Doppler Pin System,激光波长为1 550nm),获得了冲击波传播过程中不同光学测试界面运动的速度历史。通过分析原始干涉信号和界面速度剖面的时间对应关系,获得了K9玻璃保持冲击透明性及弹性响应的压力范围。研究结果表明,当冲击压力低于8GPa时,K9玻璃能保持良好的光学透明性,其动态折射率随密度的变化呈典型线性关系。     

33GPa压力以下液氩冲击温度的实验测量

 利用液氮冷靶系统制取液氩样品,以二级氢气炮作为加载工具,驱动飞片对液氩样品进行平面冲击压缩,实验测量了33 GPa冲击压力以下液氩的冲击温度。飞片速度由磁测速系统测量,冲击波速度和冲击温度用光纤耦合高温计系统测量,粒子速度采用阻抗匹配法计算得到。实验测得当冲击压力为33 GPa时,液氩的冲击温度超过10 000 K;而当冲击压力超过30 GPa时,冲击温度的上升趋势与理论计算相比明显变缓,该压力点正好与以前测得的冲击波速度-粒子速度曲线的拐点一致。     

金属的冲击波温度测量(Ⅲ)--"基板/样品"界面间隙对辐射法测量冲击波温度的影响

讨论了在利用辐射法测量金属的冲击波温度时,金属基板（ 靶板） 与金属镀膜样品之间的间隙对“金属镀膜样品／ 窗口”界面上的温度的影响及其对冲击波温度测量的意义。“金属基板／间隙／ 镀膜样品／ 透明窗口”这样一种由四层介质组成的典型的靶样品装置被广泛用于金属材料的冲击波温度测量中。利用拉普拉斯变换对上述“四层介质模型”在经受冲击波压缩作用时的热传导方程进行求解,结果表明：当冲击波扫过金属镀膜样品与窗口之间的界面（“样品／ 窗口”界面）后,该界面温度的弛豫过程与间隙的尺度密切相关：当间隙的厚度与镀膜层的厚度相近时,“样品／窗口”界面的台阶形温度剖面的起始部分会出现一个尖峰,尖峰的高度与宽度与间隙的尺度相关;如果金属镀膜层的厚度远大于间隙的厚度,则该温度剖面为一平顶台阶。     

冲击压缩下PMMA的响应和光学特性

利用二级轻气炮测量了聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)在一维平面冲击压缩条件下的响应和光学特性。采用全光纤激光干涉测试技术(DPS)测量样品在冲击加载下的界面粒子速度和冲击波速度,获得了PMMA材料在冲击压力6~50GPa区间内的高精度冲击Hugoniot数据,冲击波速度不确定度小于1%。同时获得了冲击压缩条件下PMMA样品材料的高压折射率与密度的变化关系以及界面粒子速度修正系数,并实时观测到了PMMA材料中的表观冲击波速度剖面,讨论了冲击波速度剖面与真实冲击波速度的关系。     

高压气体振动驰豫过程的微观研究

此文利用分子动力学计算机模拟方法，研究温度达到一千度，压力为几十万大气压下气体的振动驰豫速率与双原子分子的非谐性及温度的关系，发现振动驰豫速率随双原子分子的非谐性增大而迅速加快，却与温度几乎无关。     

冲击波诱导Nd_2Fe_(14)B磁相变的理论计算研究

根据Nd2Fe14B的冲击加载实验,计算了3.3—7.2 GPa压力范围内冲击波阵面上压力与温度的关系.基于分子场理论,引入压力等效场,改进了双亚点阵理论模型,并分析了在不同温度和压力下Nd2Fe14B的磁性转变机理.计算了压力对Nd2Fe14B磁致伸缩系数、磁化率、磁化强度以及居里温度的影响,给出了Nd2Fe14B发生铁磁–顺磁相变的压力和温度判据.计算结果表明:压力使Nd2Fe14B的居里温度逐渐向低温区转移,当压力从0 GPa增加到1.15 GPa时,居里温度从584 K降至292 K;随着压力的增加,Nd2Fe14B的磁化强度不断下降,且临界去磁压力随温度的升高呈下降趋势;在3.3—7.2 GPa压力范围内,Nd2Fe14B发生了铁磁-顺磁相变.     

冲击压缩下NaCl单晶光辐射特性的研究

 用光辐射技术研究了氯化钠单晶冲击压缩下的光辐射特性,得到了在45～70 GPa压力范围内NaCl单晶的光谱吸收系数随冲击压力的变化,把这一结果与Kormer等人的结果比较,发现在较低压力下与Kormer等人的结果相差较少,当压力较高时实验结果比Kormer等人的结果约大1个数量级。并用实验结果计算了电子迁移率随冲击温度的变化,得到的结果与Ziman理论基本一致,从而解决了一直来Kormer的实验结果与Ziman理论不一致的困难,进一步证明了Ziman理论的正确性。     

均匀炸药冲击起爆和起爆后的行为

 介绍并分析了Campbell等人研究均匀炸药冲击起爆和起爆后行为所获得的实验结果,但不涉及其冲击起爆条件。Campbell等人的实验表明,足够强的冲击波进入硝基甲烷后,经过若干微秒的感应时间,爆轰发生在隔板与炸药间的界面处。这就是说,在均匀炸药中,足够强的冲击虽非瞬时但直接（指不经过其它过程,如爆燃）引发了爆轰。重新处理后的实验数据表明：硝基甲烷起爆后,爆轰波的净爆速小于正常爆速;当进入硝基甲烷的初始冲击波的有效压力p_eff由8.82 GPa升至12.14 GPa时,感应时间t_ind的实验值由3.06 μs降至0.705 μs。以两相的排平（A,m）物态方程描述爆轰产物,较为严格地重新推导了基于热起爆理论的估算感应时间t_ind的公式。在上述p_eff的变化范围内,t_ind的理论值则由248 μs降至0.99 μs,明显地高于实验值。这表明,热起爆理论不适于描述硝基甲烷的冲击起爆行为。从本质上讲,热起爆理论对均匀炸药的冲击起爆行为的描述,不符合物质运动的微观图像,因此,它不适于描述均匀炸药的上述行为。     

金属的冲击波温度测量（Ⅱ）──界面卸载近似

 利用辐射法测量金属材料的冲击波温度时,在金属样品/透明窗口界面上卸载引起的熔化对卸载终态的影响进行了探讨,提出了利用“过热”卸载模型计算由于卸载熔化对终态的影响及计算公式,并给出了几种典型压力下Fe/Al₂O₃及Fe/LiF界面在考虑卸载熔化后的温度、熔化质量分数及体积。     

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。     

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%。     

高岭石的高温高压相图及其地学意义

 用阻抗匹配法和PZT压电探针技术,在100 GPa的冲击压力范围内测量了初始密度分别为1.375 g/cm³和2.001 g/cm³两种孔隙度叙永石样品的Hugoniot状态方程。根据其p_H-ρ_H线所给出的高温高压相变点,用Grüneisen状态方程计算其相变点压力所对应的温度,并结合常压下受热相变的温度值,建立了“高岭石/Al₂O₃+SiO₂+H₂O”的温度-压力相平衡图。通过该相图与线性地热线的交点推断：高岭石至少可在上地幔50 km深处作为一种含水（OH^-）矿物而稳定存在;或在俯冲板块中至少于133 km深处作为一种含水（OH^-）泥质沉积物的过渡相而存在。     

纳米铁酸锌的冲击波合成及它的光催化活性

 利用溶液共沉淀法制备了纳米氧化锌和三氧化二铁的非常均匀的混合物。通过常规的高温焙烧法和冲击波压缩方法分别合成了铁酸锌。这两种铁酸锌对硫化氢气体的光催化脱氢表现出显著不同的催化活性。试验表明：高温焙烧法合成的铁酸锌是一种颗粒度为几十纳米的结晶完整的化合物；而冲击波合成的铁酸锌是一种颗粒度为几个纳米的非化学计量比化合物，它的光催化活性随着冲击波合成压力的增高而迅速提高。在37 GPa时，冲击波合成的铁酸锌对H₂S脱氢的光催化活性要比高温焙烧法制备的铁酸锌高出3倍以上。利用粉末X光衍射，透射电镜及电子衍射，Mossbauer谱等分析手段对这两种铁酸锌的晶格结构、细观特征及磁特性进行了表征。     

顽火辉石(Mg0.92,Fe0.08)SiO3的冲击相变和高压状态方程及其地球物理意义

 用阻抗匹配法和电探针技术在48~140 GPa冲击压力范围内对化学组分为(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃、初始密度为3.06 g/cm³的天然顽火辉石进行了冲击压缩实验。根据本工作13发实验数据，结合McQueen等人的数据可以看出，(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃顽火辉石在冲击压缩过程中，大约经历三个明显区域：低压相区，压力范围为0~40 GPa；混合相区，压力范围为40～67 GPa；高压相区，压力范围为68～140 GPa。在低压相区，D-u关系已由McQueen给出；而在高压相区（68～140 GPa），可由本实验数据得到。由叠加原理计算得到的混合物(Mg_0.92, Fe_0.08)O(Mw)+SiO₂(St)的D-u关系及p-ρ关系曲线明显偏离了实验数据的拟合曲线，从而排除了在高达140 GPa冲击压力下，钙钛矿结构的(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃发生向氧化物化学分解相变的可能性。对高压相区的实验数据进行拟合，可以得到(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃钙钛矿的Grüneisen参数γ。通过三阶Birch-Murnaghan有限应变状态方程，由冲击波实验数据得到了零压等熵体积模量K_0S=259.6(9) GPa及其对压力的一阶偏导数K′_0S=4.20(5)，其ρ₀=4.19 g/cm³。(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃钙钛矿冲击压缩下的密度数据与PREM密度剖面吻合很好，支持钙钛矿为主要成分的下地幔模型。     

一种含SiO2氧化物玻璃的晶化温度-压力依赖关系

 本文应用DTA及X射线衍射法在常压及高压下对一种含SiO₂的锂离子导体玻璃0.3Li₂O-0.67SiO₂-0.03V₂O₅加热时的晶化行为进行了研究。该氧化物玻璃的晶化过程分两个阶段。在常压下，第一晶化过程发生在560 ℃附近，析出相为Li₂O·2SiO₂。对应的晶化温度T_x1随压力的升高发生了急剧的变化。从常压到0.3 GPa，T_x1从560 ℃升高到620 ℃；继续升压时T_x1突然下降，并在0.4 GPa处跌到528 ℃，呈现一个陡峭的峰值。0.4 GPa以上，T_x1随压力的变化则呈常规行为，比较平稳地，大致线性地升高，一直到最高测定压力2 GPa。 本文最后对这些行为的可能原因进行了讨论。     

液态N2、CO冲击压缩特性研究

 介绍利用液氮致冷技术实现低温靶的冷却及样品气体的液化,并通过二级轻气炮对液态气体加载进行平面冲击压缩,实验分别测得10～57 GPa一次冲击压缩下液氮和液态CO的Hugoniot关系数据。这些实验数据结果显示,33 GPa以上比其以下更容易压缩,这种现象本质是氮发生离解相变消耗内能的一种表现形势。液态在20 GPa以下表现为一种稳定的压缩过程,而在其以上则伴随有较为复杂的化学反应现象产生。此外,实验研究还发现,20 GPa以下N₂和CO两种分子液体的冲击压缩特性非常相似。     

Pressure effect on magnetic phase transition and spin-glass-like behavior of GdCo_2B_2

We systematically investigate the effect of pressure on the magnetic properties of GdCo_2B_2 on the basis of alternating current(AC) susceptibility,AC heat capacity and electrical resistivity measurements under pressures up to 2.2 GPa.A detailed magnetic phase diagram under pressure is determined.GdCo_2B_2 exhibits three anomalies that apparently reflect magnetic phase transitions,respectively,at temperatures T_C= 20.5 K,T_1= 18.0 K and T_N= 11.5 K under ambient pressure.Under pressures up to 2.2 GPa,these anomalies are observed to slightly increase at T_Cand T_1,and they coincide with each other above 1.6 GPa.Conversely,they decrease at T_N and disappear under pressures higher than 1.4 GPa.The results indicate that the low-temperature magnetic phases can be easily suppressed by pressure.Moreover,the spin-glass-like behavior of GdCo_2B_2 is examined in terms of magnetization,aging effect and frequency dependence of AC susceptibility.A separation between the zero-field-cooled(ZFC) and field-cooled(FC) magnetization curves becomes evident at a low magnetic field of 0.001 T.A long-time relaxation behavior is observed at 4 K.The freezing temperature Tfincreases with frequency increasing.