高压物理学报

董贺飞, 赵艳红, 洪滔

2012, 26(6): 601-607. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.001

PDF (535)

摘要:
以两相流模型为基础，气相产物状态方程采用基于统计物理的类CHEQ的计算结果，建立了HMX炸药的燃烧转爆轰数学模型。采用CE/SE方法模拟了颗粒度为125 m的HMX炸药的燃烧转爆轰过程，得到了爆轰参数及流场变化规律。模拟了装填密度对HMX炸药燃烧转爆轰的影响，并与实验进行了对比。数值模拟结果表明，在相同的点火条件下，爆轰成长距离在一定范围内随装填密度呈U形变化。

160 GPa压力范围内重新标定的红宝石压标

金柯, 吴强, 耿华运, 蔡灵仓, 经褔谦

2012, 26(6): 608-616. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.002

PDF (438)

摘要:
在同一理论框架内，基于冲击Hugoniot和热力学参数计算了Al、Cu、W、 Au、Pt、Ta、Ag、Mo、Ni、Co和Zn的300 K等温压缩线，并结合现有静高压实验数据，在160 GPa压力范围内重新标定了红宝石压标。所采用的两种红宝石压标形式的标定结果分别为A=1 923.4 GPa、B=9.75和m=1 889.0 GPa、n=5.48，两者具有非常好的自洽性，200 GPa压力范围内确定的压力偏差小于2.1 GPa。基于提出的红宝石压标，重新计算了3组Au等温压缩实验的加载压力。固定等温体模量为167 GPa，重算的实验数据拟合至Vinet物态方程所得等温体模量对压力的一阶偏导为5.95，与超声实验数据非常吻合。

Mn3Zn0.8Ni0.2N的高压同步辐射研究

胡靖宇, 孙莹, 王聪, 赵清, 张思佳, 张庆华, 李延春, 刘景, 靳常青, 禹日成

2012, 26(6): 617-620. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.003

PDF (504)

摘要:
利用金刚石对顶压砧，对钙钛矿型金属锰化物Mn3Zn0.8Ni0.2N进行了原位高压同步辐射角散X射线衍射研究。研究表明，在0~29.9 GPa的压力区间内，样品没有发生结构相变，因而在该压力下样品的物性变化并非由结构相变所导致。卸压以后，样品的特征峰都回到了初始位置。通过Birch-Murnaghan方程，拟合得到了样品的体弹模量为86.5 GPa。

超高速正撞击溅射物实验与仿真研究

郑伟, 庞宝君, 彭科科, 林敏, 傅翔

2012, 26(6): 621-626. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.004

PDF (490)

摘要:
随着人类航天活动日益频繁，由微流星体和空间微小碎片超高速撞击航天器表面反溅生成的溅射物，对空间碎片环境的影响将越来越大。利用2017-T4铝合金球弹丸超高速正撞击5A06铝合金靶板进行了地面模拟实验与数值仿真计算，研究了反溅碎片特性参数，其中包括溅射物的平均速度、平均尺寸、平均溅射角，为空间碎片溅射物模型的建立奠定基础。采用多元回归方法，确定了溅射物平均速度与弹丸速度、弹丸尺寸之间的函数关系。研究表明，利用光滑粒子法（SPH）进行数值仿真计算，可以有效模拟溅射物平均尺寸、平均速度、平均溅射角；溅射物平均速度随弹丸速度、弹丸尺寸的增加而增加；溅射物基本呈圆锥形反溅，溅射物平均溅射角在41左右，基本不受弹丸速度、弹丸尺寸的影响。

不同前驱体相对摩尔量对气相爆燃制备纳米SiO2的影响

闫鸿浩, 席树雄, 李晓杰, 王小红, 黄先超

2012, 26(6): 627-631. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.005

PDF (418)

摘要:
以SiCl4为前驱体，以空气和氢气的混合气体为爆源，通过改变前驱体的相对摩尔量，考察前驱体的相对摩尔量对产物的影响。通过X射线荧光谱（XRF）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等测试手段对纳米SiO2粉体进行表征及分析。通过XRF对产物进行成分分析，测得实验所得产物主要由SiO2组成，且纯度达到99.9%以上；由XRD分析得知，生成的SiO2产物属于典型的非晶态结构；由TEM图像可以看出，随着前驱体相对摩尔量的增加，所得到的产物粒子逐渐出现粘结，分散性下降，前驱体相对摩尔比应该控制在1.5以内。

爆轰制备纳米石墨片的微观形成过程研究

孙贵磊, 李晓杰, 闫鸿浩

2012, 26(6): 632-638. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.006

PDF (375)

摘要:
石墨的层状结构使外来物质可进入层间，形成插入层；插入层在爆轰条件下分解后可将石墨层片推开，形成纳米石墨薄片。通过建立石墨层间化合物有限元模型，利用拟合法获取层间化合物的相关参数，基于Thomas-Fermi方程推导出相邻石墨层片分离时的层间作用力与层间距的函数关系；通过LS-DYNA模拟了石墨层片的分离过程，并给出石墨层间距随时间的变化关系，从而阐明薄片状无粘连纳米石墨的形成过程。

动态高压微射流作用对膳食纤维结晶结构的影响

万婕, 刘成梅, 李俶, 刘伟, 

2012, 26(6): 639-644. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.007

PDF (551)

摘要:
利用N2吸附法、X射线衍射、傅立叶红外光谱仪（FTIR）等手段，对动态高压微射流技术（Dynamic High Pressure Microfluidization，DHPM）处理前后膳食纤维的比表面积和结晶结构的变化进行表征，研究DHPM对膳食纤维结晶结构的影响。结果表明，经DHPM处理后，膳食纤维的比表面积显著高于未处理的原料膳食纤维（p0.05）。在40~140 MPa压力区间，样品的比表面积随DHPM处理压力的升高而增加，处理压力为140 MPa时，达到最大值为2.887 5 m2/g。压力继续增大，微小颗粒间的重新聚集，使其对N2的可及度减小，比表面积下降。X射线衍射结果显示，DHPM处理并没有使膳食纤维的晶型发生改变，为纤维素Ⅰ型。经DHPM处理后，样品表观结晶度显著减小，内部的有序度下降。处理压力越大样品的表观结晶度越小。FTIR光谱分析表明，DHPM处理会破坏膳食纤维内的部分氢键，处理压力越大，作用效果越明显。

缺陷对金属蜂窝材料面内冲击性能的影响

张新春, 刘颖

2012, 26(6): 645-652. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.008

PDF (386)

摘要:
利用显式动力有限元ANSYS/LS-DYNA，数值研究了缺陷（胞元缺失）的分布位置及其尺寸对金属蜂窝材料面内冲击性能的影响。考虑到理想六边形蜂窝材料在不同冲击速度下的变形特征，将试件划分成9个子区域，讨论了缺陷集中位置、缺陷尺寸和冲击速度对蜂窝材料面内冲击变形模式和能量吸收性能的影响。研究发现，蜂窝材料的面内冲击性能依赖于缺陷的分布位置和缺陷尺寸，且在中低速时表现出较高的敏感性，但冲击速度的增加将弱化缺陷分布不均匀性的影响。由于缺陷的存在，蜂窝材料的能量吸收能力明显降低，但与缺陷分布位置相比，蜂窝材料单位体积所吸收的能量更敏感于缺陷尺寸。研究结果将为多胞材料的安全性评估及能量吸收设计提供理论指导和依据。

高压下闪锌矿InN光电性质的密度泛函研究

王希成, 郭建云, 郑广, 何开华, 陈琦丽, 王清波, 陈敬中

2012, 26(6): 653-660. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.009

PDF (345)

摘要:
采用密度泛函理论，计算了闪锌矿型InN在压力下的结构、力学性质和光学性质，结果显示，随着压强的增大晶格常数减小。给出了零压下C11、C12、B、Cs、C44的值及至70 GPa压力下弹性常数随压强的变化关系。结果表明，C11、C12、B随压强增大而增大，Cs、C44随压强增大而减小，计算结果与现有实验和理论结果符合较好。在价带区，InN的分态密度（PDOS）有两个带，且在费米面附近密度很小，显示其倾向于形成稳定结构并且导电性较差。对闪锌矿型InN在高压下的光学性质研究发现，导带电子向高能方向偏移，而价带电子向低能方向偏移，结果导致能带间隙增大，光吸收谱在压力的作用发生了蓝移。研究结果对认识高压下闪锌矿型InN的结构、电学及光学性质具有重要意义。

Fe3O4/-CD的高压电学性质研究

张东梅, 肖宏宇, 张永胜, 韩永昊, 高春晓

2012, 26(6): 661-664. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.010

PDF (448)

摘要:
高压下的电学性质测量是获得材料物理性质的有效手段。利用集成在金刚石对顶砧上的薄膜微电路，测量了高压下Fe3O4/-CD（-糊精）的电导率，并分析了电导率随压力的变化关系。在0～39.9 GPa范围内，Fe3O4/-CD的电导率随压力的增加而逐渐增大，并呈半导体的特征；而在17.0 GPa处其电导率发生突变，表明样品发生了高压相变。在卸压过程中，电导率随压力的变化呈线性关系，并且卸压后样品的电导率不能回到最初的状态，推测这是一个不可逆的高压结构相变。

铝热剂反应性冲击热点分析

王新征, 张松林, 张庆明, 秦志桂, 陈旻, 李文杰

2012, 26(6): 665-673. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.011

PDF (532)

摘要:
采用激光粒度扫描仪测量了二元混合物铝热剂（Al+Fe2O3）原料的粒径分布，在电子显微镜下观察了铝颗粒、氧化铁颗粒的颗粒形状及两者按照化学配比混合后的颗粒接触状态。综合粒径分布和反应体系的化学配比关系，得到两种反应物的特征粒径和混合物的颗粒布局。根据特征粒径和颗粒布局，建立了该反应体系的等效细观模型，该细观模型能够保证得到与实际颗粒体系相一致的具有统计意义的孔穴结构。采用无网格粒子方法，数值模拟了铝热剂体系在不同冲击速度作用下，基本氧化铁颗粒排列形成的热点特征。研究表明，氧化铁三颗粒紧密排列的模式为形成单独热点的最基本排列，在平面冲击作用下，二元不同粒径的含能材料混合物形成热点的尺寸由初始孔穴尺寸确定，而热点温度受冲击速度影响较大。采用轻气炮对不同密度和配比的铝热剂进行了冲击点火实验，并将测量和数值计算结果进行了对比分析，结果表明，两者的定性结论吻合较好。

高压下BeP2N4结构相变和电子结构的第一性原理计算

丁迎春, 刘海军, 蒋孟衡, 陈敏, 陈勇明

2012, 26(6): 674-680. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.012

PDF (456)

摘要:
基于密度泛函理论的第一性原理方法，计算了硅铍石型和尖晶石型结构BeP2N4的总能量随体积的变化关系。利用Brich-Murnaghan状态方程，通过能量和体积拟合，得到了2种结构的体变模量及其对压强的一阶导数。在压力作用下，BeP2N4的相变是从硅铍石型结构（空间群R-3，No.148）转变到尖晶石型结构（空间群Fd-3m，No.227），计算出的相变点与其它理论值符合得非常好。同时计算了BeP2N4的相对晶格常数a/a0和相对体积V/V0的压缩率，在低压下发现，尖晶石结构BeP2N4的压缩率接近金刚石，进一步计算了不同压力下的体弹模量BH、剪切模量GH、BH/GH和杨氏模量E。此外，对两种结构的BeP2N4的电子态密度和带隙随压强的变化关系进行了计算和分析。结果表明：在压力作用下，上价带顶向费米能级移动，并有一定的展宽。BeN、PN键缩短，电子转移增加，导致电荷发生重新分布。

用光纤探针测量飞层前界面状态的初步探索

王荣波, 叶雁, 陈永涛, 周维军, 刘振清, 何莉华, 吴廷烈

2012, 26(6): 681-686. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.013

PDF (464)

摘要:
对用光纤探针测量飞层前界面微喷、微层裂等现象的机理进行了分析，设计了光纤探针与瞬态粒子场全息照相技术联合测量泰安药柱加载下铅飞层的前界面状态的实验。实验结果表明，光纤探针的测量结果与瞬态全息照相的结果相吻合，说明利用光纤探针可以对微喷粒子场进行有效探测，是一种很有发展潜力的测试技术。

斜界面Rayleigh-Taylor不稳定性混合实验研究

刘金宏, 谭多望, 张旭, 黄文斌, 邹立勇

2012, 26(6): 687-692. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.014

PDF (438)

摘要:
实验研究了不相溶流体斜界面Rayleigh-Taylor（R-T）不稳定性湍流混合区的混合不对称性特征。利用高压气体加速装有不同液体的箱体，加速度方向由轻液体指向重液体，此时界面是R-T不稳定性的。利用阴影测试技术，研究了初始倾角9的ZnCl2溶液/正己烷斜界面的演化规律，得出混合区内混合不对称、斜界面倾角渐增的规律。

AISI 304L奥氏体不锈钢表面微孔结构的强流脉冲电子束快速制备与表征

蔡杰, 邹阳, 万明珍, 彭冬晋, 李艳, 顾倩倩, 关庆丰

2012, 26(6): 693-699. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.015

PDF (264)

摘要:
利用强流脉冲（HCPEB）电子束技术，对AISI 304L奥氏体不锈钢进行了辐照处理，并利用透射电子显微镜对HCPEB诱发的空位簇缺陷进行了表征。实验结果表明，HCPEB辐照金属可在辐照表层诱发大量的过饱和空位，并形成空位型位错圈和堆垛层错四面体（SFT）。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和非接触式光学轮廓仪，对其表面形貌进行了详细的表征，发现电子束处理后的样品表面形成了高密度、弥散分布和尺寸细小的微孔，表面微孔是由于HCPEB轰击诱发的大量空位(簇)缺陷，以线或面等结构缺陷为路径，向表层迁移导致空位的累积而形成的。采用HCPEB技术，选择合适的材料和辐照工艺参数，可以成功地制备出表面多孔金属材料。

超高压杀菌机制研究进展

王蓉蓉, 孙传范, 王婷婷, 胡小松, 张燕, 廖小军

2012, 26(6): 700-708. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.016

PDF (562)

摘要:
食品中微生物是导致食品品质降低的重要因素之一，超高压作为一种灭菌方式已取得了显著的效果。介绍了超高压杀菌基本原理，着重分析了超高压对微生物细胞形态结构、代谢、遗传物质等造成的影响，并展望了超高压在食品工业中的应用前景。

尼龙6在高压退火中的晶体生长

徐伟杰, 曹大呼, 俞强

2012, 26(6): 709-714. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.017

PDF (494)

摘要:
利用六面顶压机制备了高压退火的尼龙6样品，通过宽角X射线衍射（WAXD）、差示扫描量热（DSC）和红外光谱等手段，探索了高压退火对尼龙6结晶度以及晶体结构的变化。研究发现，在高压退火过程中尼龙6分子链段运动受到压力的限制，材料中晶体的形成主要依靠转氨基反应实现。

变截面杆共轴撞击数值分析及其应用前景

罗鑫, 许金余, 李为民, 白二雷

2012, 26(6): 715-720. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.018

PDF (483)

摘要:
为对弹性杆共轴撞击这一应力波基础问题进行扩展研究，基于非线性动力学软件LS-DYNA建立了有限元模型，分析了共轴撞击的变截面杆的形态参数对波形的影响规律，探讨了应力波产生的机理，并对其应用前景进行了展望。结果表明,由于变截面效应，一定形态参数的变截面杆共轴撞击可以得到具备波阵面平滑上升，较长的前沿升时和消除了波形振荡等特性的应力波；该特性是变截面杆撞击这一过程的内在属性，主要由变截面段的最小半径控制，变截面段长度仅对局部形态产生影响，对加载速度的变化不敏感；半无限长的变截面杆共轴撞击规律可在应力波加工等领域应用。由此可见，该规律对基础性理论进行了扩展，应用前景广阔。

2012年第26卷第6期

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