2009年  23卷  第4期

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研究论文
高压下ZnSe 纳米带的结构相变及拉曼散射研究
金恩姬, 姚立德, 王菲菲, 沈希, 游淑洁, 杨留响, 蒋升, 李延春, 朱恪, 刘玉龙,
2009, 23(4): 241-246 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.001
摘要:
利用高压原位角散X射线衍射实验研究了ZnSe纳米带的结构稳定性。发现样品在12.6 GPa 附近存在一个从立方闪锌矿型到立方岩盐矿型的结构相变,并且在相变点附近存在较大的体积收缩,相对体积变化率达13%。利用Birch-Murnaghan 状态方程拟合,得到了闪锌矿相的体弹模量约为56 GPa,略低于体材料的体弹模量(约67 GPa);并得到其立方岩盐矿相的体弹模量约为116 GPa。高压拉曼散射实验结果表明,横光学声子模散射峰在5.5 GPa压力附近发生劈裂,纵光学声子模散射峰在12.8 GPa压力以上逐渐消失。根据角散实验的体弹模量数据,计算得到了闪锌矿相中对应不同声子模式的格林爱森常数。
铁基金属包膜界面的精细结构与金刚石单晶生长
田彬, 许斌, 亓永新, 李木森, 李丽
2009, 23(4): 247-251 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.002
摘要:
采用场发射扫描电子显微镜(FESEM),研究了铁基金属包膜界面及其断面的精细结构。结果表明:包膜(100)界面有纳米级的棱锥状突起,包膜(111)界面上分布着锯齿状的台阶;金属包膜近触媒侧的界面断面表层分布着台阶形貌的胞状突起;断面其它断层断口呈现脆性断裂特征,断层表面分布着团簇状的纳米颗粒。分析认为:包膜界面的不同形貌与片状金刚石结晶基元的不同生长过程有关;由于包膜内脆性碳化物的存在,包膜断面呈现脆性断口特征;断面上分布的纳米级颗粒可能是金属成分的共晶析出产物。
张应力对铁磁/反铁磁体系交换偏置的影响
白宇浩, 云国宏, 那日苏
2009, 23(4): 252-260 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.003
摘要:
采用能量极小原理及Stoner-Wohlfarth模型,研究了张应力对铁磁/反铁磁双层薄膜交换偏置的影响。在不施加外磁场时,根据体系能量与铁磁层磁化强度方向之间的关系,得到了内禀易轴与内禀难轴的位置。交换各向异性与单轴各向异性之间的竞争使体系存在单稳态与双稳态两种不同的状态,直接决定了交换偏置的角度依赖关系。分析磁化过程发现,外磁场在沿内禀易轴及内禀难轴方向施加时,磁滞回线的一支转换场发生突变,另一支转换场保持不变,最终导致交换偏置场和矫顽场出现阶跃行为。在阶跃点处,体系具有较大的交换偏置场和矫顽场。数值计算表明:张应力的大小与方向对交换偏置均有很大的影响,均可以使体系在单稳态与双稳态之间相互转变并导致角度依赖关系发生显著变化。研究表明,应力可作为一种可行的方法来控制和调节铁磁/反铁磁体系的交换偏置。
点起爆炸药驱动平板飞片运动的数值模拟研究
姜洋, 孙承纬, 李平, 柏劲松
2009, 23(4): 261-265 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.004
摘要:
为研究点起爆发散爆轰波驱动飞片的运动特性,自行研制了二维流体动力学程序TDY2D,采用由实验所标定炸药的状态方程参数,对3种长径比相差较大的点起爆炸药驱动平板飞片运动的模型进行了数值模拟计算,并对结果进行了分析。计算所得的飞片运动历史和击靶波形均与实验符合较好,具有较高的计算精度,从而验证了该程序的准确性和有效性。
40GPa压力范围内铜和铝的准等熵压缩线
王桂吉, 谭福利, 孙承纬, 赵剑衡, 王刚华, 莫建军, 张宁, 汪小松, 吴刚, 韩梅
2009, 23(4): 266-270 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.005
摘要:
基于自行研制的磁驱动准等熵压缩加载实验装置CQ-1.5,利用全光纤位移干涉仪(Doppler Pins System, DPS)、激光速度干涉计(Velocity Interferometer System for Any Reflectors, VISAR)两种测试手段,以及反积分数据处理方法,实验测量了40 GPa压力范围内T1铜、LY12硬铝和L1纯铝3种材料的准等熵压缩线,将实验准等熵压缩线与基于Grneisen状态方程的理论等熵压缩线和冲击Hugoniot线进行了比较。结果表明,在该压力范围内,实验准等熵压缩线与理论等熵压缩线相一致,两者偏差小于3%;实验准等熵压缩线靠近冲击Hugoniot线,位于其下方,与国外文献发表的结果相同,进一步表明,实验测量结果正确可靠。
Tuler-Butcher模型中考虑已有损伤影响的一种修正
蒋东, 李永池, 郭扬
2009, 23(4): 271-276 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.006
摘要:
基于Tuler-Butcher模型提出了一种修正的损伤演化模型。在此基础上,将新的损伤演化方程编入一维Lagrange有限差分动力学程序,对45钢和铝锂合金两种延性金属材料的平板正碰撞层裂实验进行了数值模拟,计算结果与实验结果吻合得较好,验证了本模型的正确性。
爆轰产物JWL状态方程应用研究
赵铮, 陶钢, 杜长星
2009, 23(4): 277-282 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.007
摘要:
通过对凝聚态炸药爆轰产物JWL状态方程的研究,提出了一种确定JWL状态方程参数的拟合法,即利用律状态方程来拟合JWL状态方程参数。这种新方法不需进行圆筒试验,与现有方法比较,具有经济、安全、方便、准确的特点。利用这种方法拟合确定了4种常用炸药TNT、C-4、PETN、HMX的JWL状态方程参数,通过与圆筒试验法得出的JWL状态方程p-V曲线进行对比,证明拟合法具有较高的精度,完全可以满足计算爆炸力学的应用。
爆轰波对碰驱动下平面铅飞层对碰区动载行为实验研究
张崇玉, 胡海波, 李庆忠, 袁帅
2009, 23(4): 283-287 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.008
摘要:
采用高速光学照相和脉冲X光照相技术,对滑移爆轰波对碰驱动下平面铅飞层对碰区的动载行为进行了实验研究。实验结果显示,在爆轰波对碰区铅飞层出现了类似射流状超前凸起的现象,对碰区凸起呈现出速度和密度有明显差别的多层分区结构。凸起头部速度较高,运动过程中因自身的速度梯度及与周围空气的相互作用,呈现出明显的散碎、雾化特征,体密度远低于初始密度。凸起根部速度相对较低、密度较高,但随时间的推移仍迅速转变为非密实状态。对碰爆轰波的波剖面结构,以及材料的强度和冲击熔化可能是主导对碰区动载行为的主要因素。
广义Morse流体解析状态方程及对氮的应用
薛新英, 孙久勋, 田荣刚
2009, 23(4): 288-298 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.009
摘要:
根据Ross变分微扰理论以及硬球流体Percus-Yevick(PY) 径向分布函数表达式,建立了广义Morse势流体的解析状态方程。与模拟结果的比较一方面证实了广义Morse 势模型的合理性;另一方面表明了解析Ross变分微扰理论的精度相当或略好于非解析的Weeks-Chandler-Anderson (mWCA)理论,而优于复杂的优化超网络链积分方程理论(RHNC)。该解析状态方程被应用于拟合处于环境温度和压强小于1 GPa情形流体氮的实验数据,所得到的势能参数被用于预测高温高密度情形氮流体的压强,预测结果证实,该解析状态方程可以很好地适用于较宽的压强和温度范围。
高压对纳米ZnO和ZnO/SnO2复合材料的结构和发光性能的影响
孙振亚, 王烁, 邓允棣, 黎明发
2009, 23(4): 299-304 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.010
摘要:
利用溶胶-凝胶法制备出了纳米晶ZnO与含有3%摩尔分数SnO2的ZnO/SnO2复合材料,在六面顶压机上对制备出的两种样品进行了室温下、6GPa的高压处理。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和光致荧光谱(PL)等方法,对高压处理前后样品的结构和发光性质进行了表征。结果表明:高压处理后回收到的纳米晶ZnO和ZnO/SnO2复合材料的平均粒径分别减小5.9%和26.3%;高压处理后ZnO和ZnO/SnO2复合材料光致发光谱的发光带强度都有所降低,但ZnO/SnO2复合材料发光带强度降低幅度比纯ZnO小,对产生这些现象的原因进行了讨论。
正辛烷的高压拉曼光谱研究
武晓鑫, 李敏, 李芳菲, 周强, 高伟, 崔启良, 邹广田
2009, 23(4): 305-309 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.011
摘要:
采用金刚石对顶砧高压装置,在室温下对正辛烷(C8H18)进行了原位高压拉曼光谱研究,实验的最高压力为13GPa。在实验的压力范围内,正辛烷的拉曼峰位随压力的升高均向高频移动,峰强逐渐减弱,峰形变宽。常态为液态的正辛烷在0.8 GPa时,拉曼频移随压力的变化曲线出现了拐点,发生了液-固相变;在6.8 GPa时,伴随着原拉曼峰的消失或劈裂,以及新拉曼峰的出现,此时正辛烷可能发生了固-固相变。该相变压力低于已有的低碳数正烃烷的压致相变结果。正烃烷的压致相变压力点,具有随着结构链长的增加,其相变压力降低的规律。
超高压水的分子动力学模拟
周晓平, 杨向东, 刘锦超
2009, 23(4): 310-314 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.012
摘要:
采用平衡分子动力学(EMD)方法,模拟研究了温度范围为243~348 K、压强范围为0.1~400 MPa条件下水的热力学性质、结构和动力学性质,模拟结果与实验值吻合较好。模拟结果表明,随着压强的增大,水分子间的氢键作用增强,扩散系数减小;随着温度的升高,水分子间的氢键作用减弱,有序程度下降,扩散系数增大。但在过冷水中,扩散系数随压强的增大有增加的趋势。
冲击压缩下甲烷-空气混合气体状态参数实验研究
王晓燕, 华劲松, 温上捷, 金山, 孙学林
2009, 23(4): 315-320 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.04.013
摘要:
为研究强冲击状态下混入少量空气的甲烷气体的冲击状态参数,利用二级轻气炮加载技术,使加速到5 km/s的钨合金飞片撞击封装有常态下空气混入量依次为零(纯甲烷气体)、1%、5%、10%的甲烷-空气混合气体铝靶。采用六通道瞬态光学高温计记录冲击压缩气体的光辐射历程曲线,得到了相同初始条件下4种不同比例混合气体的冲击状态参数。结果表明,在强冲击压缩下,混合气体的冲击温度随着空气混入比例的增大而增高,冲击波后混合气体存在非平衡辐射过程。采用Saha电离平衡方程,对空气混入量为10%的混合气体的电离度进行了估算。结果表明,常态下空气含量Cair10%的甲烷空气混合气体具有电探针保护能力。