2015年  29卷  第5期

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预加温条件下高强铝合金动态屈服及层裂行为的研究
陈涛, 蒋招绣, 辛铭之, 申海艇, 王永刚
2015, 29(5): 321-328. doi: 10.11858/gywlxb.2015.05.001
摘要:
采用一级轻气炮加载和电阻丝环向热传导加热方式, 对两种典型的高强铝合金(2024-T4和7075-T6)进行了不同预加温度(范围为298~750 K)下的层裂实验研究。基于自由面速度剖面的实测结果,获得了不同温度下两种铝合金材料的雨贡纽弹性极限和层裂强度,结果显示, 两种铝合金的雨贡纽弹性极限和层裂强度均随温度的升高呈线性衰减。同时,采用内聚力模型对两种铝合金的预加温层裂实验进行了数值模拟研究,讨论了模型参数的物理含义及确定方法,计算得到的自由面速度剖面与实验结果的吻合性很好,表明内聚力模型适用于描述层裂过程中由损伤演化引起的能量耗散行为。
Effect of Temperature on Fe-Mg Partition of Garnet during the High Pressure and High Temperature Metamorphism of Pelitic Rock
LI Ying, DU Jian-Guo, XIE Chao, ZHOU Zhi-Hua
2015, 29(5): 329-336. doi: 10.11858/gywlxb.2015.05.002
摘要:
The effects of temperature on Fe-Mg compositions of garnet in a natural pelitic system were studied experimentally at temperatures from 700 to 780 ℃ and pressures from 2.1 to 2.9 GPa.The garnets formed in the run products were mainly characterized by magnesian and ferreous compositions.The contents of pyrope and almandine are more than 88%(mass fraction) in all the garnet particles analyzed, whereas grossular and spessartine are less than 12%.The concentrations of FeO and MgO of garnet in the run products show significant linear relationship with experimental temperatures but which is not observed with pressures.The results determine the Fe-Mg partition trend with temperature in a natural pelitic rock with complex chemical compositions, which is useful for the identification of metamorphic temperature for eclogite facies rocks with a pelitic protolith composition.
小型超高压装置的设计原理及研究进展
韩奇钢, 班庆初
2015, 29(5): 337-346. doi: 10.11858/gywlxb.2015.05.003
摘要:
高压研究对于寻找高压新相、制备新材料、探索地球深部奥秘具有重要的意义,但高压研究的发展却受到高压技术水平的制约。针对小型超高压装置,简要回顾了普遍使用的金刚石对顶砧(Diamond Anvil Cell, DAC)、Paris-Edinburgh Press(P-E型压力装置)的发展历史,论述了DAC、P-E型压力装置、Palm Cubic-Anvil Cell(P-CAC)、Miniature Cubic-Anvil Cell(M-CAC)等小型超高压装置的设计原理与研究进展,总结了小型高压装置存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。
二次脉冲气动喷雾系统的设计与实验研究
王悦, 白春华, 李斌, 张奇, 刘雪岭
2015, 29(5): 347-355. doi: 10.11858/gywlxb.2015.05.004
摘要:
基于多相爆炸装置液雾燃爆的实验要求,设计了一套二次脉冲气动雾化系统,以水为液体介质对其喷雾过程进行了实验研究。通过数字图像处理技术和激光多普勒法对气液输送管段的流型结构,喷雾室内的气液掺混过程、喷雾张角、索特平均直径D32及尺寸分布进行了实验测定,得到了高压气室压力0.8~3.3 MPa、储液室液体50~500 mL、电磁阀开启时长450 ms条件下,气液输送管段呈现环状液膜流型为主,气液掺混过程为二次脉冲气动雾化,雾化张角在138°~170°之间, 500 ms时刻液滴的索特平均直径为61 μm。
含铁后钙钛矿(FexMg1-x)SiO3的自旋、结构以及地震波特性的第一性原理研究
高本州, 何开华, 陈琦丽, 王清波, 王希成, 万淼, 姬广富
2015, 29(5): 356-362. doi: 10.11858/gywlxb.2015.05.005
摘要:
运用基于密度泛函的第一性原理方法,对含Fe2+后钙钛矿相MgSiO3在高压下的性质进行了计算。计算结果表明, 在0~160 GPa的压强范围内Fe2+始终保持高自旋状态,但在高压下有转向中间自旋或低自旋的趋势。对于含有多个Fe2+的结构,通过比较可能结构的能量以及结合力学稳定性判据,发现Fe2+倾向于以最紧密方式替位占据Mg2+的位置。还计算了120 GPa(D层压强)下的弹性波速,表明无论压缩波(P波)还是剪切波(S波),随着Fe2+浓度的增加,地震波速明显减小,并且S波的横向各向异性明显增强。
Structural Behavior of PbFe12O19 under Pressure
ZHANG Qing-Hua, WANG Min, TAN Guo-Long, KONG Pan-Pan, LI Yan-Chun, LI Xiao-Dong, LIU Jing, JIN Chang-Qing, YU Ri-Cheng
2015, 29(5): 363-368. doi: 10.11858/gywlxb.2015.05.006
摘要:
This work investigated the structural behavior of PbFe12O19 under high pressure by in situ angular dispersive X-ray diffraction (ADXD) measurements up to 55.3 GPa.The linear incompressibility Ba0=997(38) GPa and Bc0=556(22) GPa, and bulk modulus B0=254(8) GPa are obtained by fitting the Birch-Murnaghan equation of state with the unit-cell parameters versus pressure below 29.2 GPa.The anisotropic incompressibility can be attributed to the layered-stacking structure of PbFe12O19; the relative stiffness of PbFe12O19 can be ascribed to the dense atomic arrangement and the decreasing c/2a ratio.In addition, the ambient structure evolves to another structure above 42.7 GPa under compression and recovers below 32.3 GPa during releasing of pressure.
扩散时间对乙烯-空气燃爆特性的影响
杨理, 饶国宁, 解立峰, 王永旭, 彭金华
2015, 29(5): 369-376. doi: 10.11858/gywlxb.2015.05.007
摘要:
为探究在有限空间中,初始压力为0.25 MPa、两处乙烯气体瞬时源在不同扩散时间下的燃爆特性,在内径200 mm、高5 400 mm的立式激波管中,采用上下进气方式,在强起爆条件下,测定5个不同扩散时间下3种浓度的乙烯-空气混合气体(C2H4-Air)的燃爆参数。实验结果表明,扩散时间大于1 h后,3种浓度的C2H4-Air混合气体燃爆参数趋于一致。4.00%(体积分数)C2H4-Air在当前实验条件下未能达到爆轰。6.67%C2H4-Air在5个扩散时间均可达到爆轰,扩散时间为1 h时的爆压、爆速分别为4.24 MPa、1 719 m/s。8.89%C2H4-Air在0.08 h扩散时间下只发生爆燃,扩散时间为0.5 h及以上发生爆轰,扩散时间为1 h时的爆压、爆速分别为4.31 MPa、1 813 m/s。通过烟熏技术捕捉到6.67%、8.89%的C2H4-Air混合气体的爆轰波胞格,胞格宽度分别为8.22、14.15 mm,长宽比分别为1.44、1.57。
不同物理场处理对磷脂分散体系的影响
但果, 刘志伟, 贾晓, 曾新安
2015, 29(5): 377-382. doi: 10.11858/gywlxb.2015.05.008
摘要:
利用动态光散射研究了脉冲电场、超声波、微射流3种物理场处理对磷脂分散体系的颗粒性质及稳定性的影响。结果表明:当施加的处理条件分别为60 kV/cm脉冲电场、500 W超声波及130 MPa微射流时,磷脂的平均粒径由594.4 nm分别减小至259.2、88.7和37.8 nm;静置24 h后,脉冲电场处理样的粒径恢复得较好,而超声波和动态高压微射流处理样基本不恢复。说明维系细胞膜结构与流动性功能的磷脂的粒径随外加物理场能量的输入而逐渐减小,高强脉冲电场处理比较柔和,处理后磷脂粒径的变化表现出较强的可逆性,与脉冲电场对生物细胞膜影响的可逆性相对应。
极端条件下Ge3N4的弹性性能、电子性质和相稳定性
陈东, 仓玉萍
2015, 29(5): 383-391. doi: 10.11858/gywlxb.2015.05.009
摘要:
采用密度泛函理论框架下的平面波方法结合准谐近似,研究了Ge3N4β相、w相和γ相在高温高压条件下的力学稳定性、相变点、电子结构和弹性性质。结果表明:γ相的抗剪切能力最强、刚度最大、属于超硬材料,β相具有最小的体弹模量、杨氏模量和G/B值、因此韧性和延性最好;w相和β相都属于延性相;而γ相则呈现出脆性,在30 GPa后转变为延性材料。3种相都属于半导体,成键主要来自于N-2p轨道和Ge-4s、Ge-4p轨道的杂化;它们的结构能保持稳定是源于强烈的共价键;β相、w相和γ相分别属于Γ-A型、Γ-N型间接带隙和直接带隙半导体。研究发现,βw相变对压强非常敏感,可以认为该相变是因压强的改变而引起的;wγ相变伴随着晶胞体积的塌缩;同时,还成功地得到了βwγ相变的相界。
甲烷-空气最小点火能与耦合系数的计算及应用
杨帆, 钟杰, 刘兴华, 何为
2015, 29(5): 392-400. doi: 10.11858/gywlxb.2015.05.010
摘要:
针对一种可以用于检测非金属制品在矿井下工作安全性的静电火花检测系统,研究了计算该系统中甲烷-空气引爆的最小点火能量的数学物理模型。并根据该检测系统的结构,提出了点火系统点火前后的电磁能量计算方法。通过计算系统点火前的电磁能量与最小点火能量,计算出检测样品被粉尘摩擦后的带电量,得出了点火能量耦合系数阈值与电荷阈值。结果表明, 点火能量耦合系数阈值随电压升高而减小,随电极间距的增大而增大。以静电检测系统为例,当电极间距由1 mm增大到5 mm时,耦合阈值从0.416 3增加到0.769 1。同时,电荷阈值亦随电极间距增大而增大。研究结果可为进一步检测材料摩擦起电属性以及制定相关安全标准提供参考。