（凝聚态物理专业论文）无氧铜冲击熔化特性的实验研究.pdf

无氧铜冲击熔化特性的实验研究yg 6 2 9 , t8摘要冲击熔化研究在材料状态方程研究中具有重要的意义和地位。冲击熔化温度测量是冲击熔化研究的一项重要内容。铜作为一种典型的过渡金属，在冲击波物理实验中是一种重要的中等冲击阻抗材料，其固液相界的确定对冲击实验设计，特别是卸载路径测量的实验设计和结果分析具有重要价值。高压声速实验数据表明，铜在2 3 2 g p a 左右的冲击压力开始发生冲击熔化，当冲击压力达到2 6 5 g p a 左右时进入液相区，其冲击熔化的起始点和完全熔化点的温度是通过热力学计算得到的，目前没有直接的熔化温度实验数据。本文利用冲击卸载模型计算了典型的c u l i f 装置在不同的冲击和卸载压力下的熔化质量分数、界面温度与熔化温度的比值等。从模拟计算结果看来，当样品未发生冲击熔化或卸载熔化时，界面温度t i 由g - r o v e r 模型求解，根据实验获得的界面温度t 1 无法得到熔化温度。当样品冲击或卸载熔化进入固一液混合相区或液相线的附近时，随着熔化质量分数x m 一1 ，界面温度t i 十分趋近熔化温度t m 。在本研究中，没有采用传统的窗口镀膜方法，而是将块状无氧铜样品与l i f 窗口直接紧密整合接触，利用辐射法测量了无氧铜样品氟化锂窗口的界面温度，并把根据能量平衡判据和高压声速测量结果判定发生冲击熔化或卸载熔化的情况下测得的无氧铜样品氟化锂窗口的界面温度近似作为界面压力下的熔化温度。在没发生冲击或卸载熔化的情况下，根据“三层介质”热传导模型从实验测得的表观界面温度中扣除界面高温层的影响，得到真实界面温度，再通过g r o v e r 模型，反演出无氧铜样品的初始冲击温度。本研究获得的熔化温度和已有的高压声速的测量结果以及理论计算的结果与l i n d e m a r m 熔化定律较为一致，基本上反映出了铜的高压熔化特性。在较低压力下获得的冲击温度与热力学计算结果较为一致。本文结果为金属冲击熔化温度的直接测量方法的合理性和可行性检验提供了有利的实验证据，对金属熔化温度的实验研究具有重要的意义。关键词：无氧铜冲击熔化卸载熔化辐射法l i n d e m a r m 熔化定律无氧铜冲击熔化特性的实验研究a b s t r a c tm e l t i n gp r o p e r t i e so fm a t e r i a l sa ts h o c kc o m p r e s s i o na r eo fp a r t i c u l a ri m p o r t a n c ei nt h ee q u a t i o n so fs t a t e c o p p e ra sar e p r e s e n t a t i v eo ft r a n s i t i o n a lm e t a l si so n eo fi m p o r t a n ts t a n d a r dm a t e r i a l sw i t hi n t e r m e d i a t es h o c ki m p e d a n c ei ns h o c kw a v ee x p e r i m e n t s h e n c e ，t h ec o n f i r m a t i o no ft h es o l i d l i q u i dp h a s eb o u n d a r yf o rc o p p e ri so fg e a ts i g n i f i c a n c et ot h ed e s i g no fh u g o n i o te r p e r i m e n t s ，e s p e c i a l l yt ot h ed e v i s eo ft h eu n l o a d e dp a t hm e a s u r e m e n t sa n dt h ea n a l y s e so fr e s u l t s t h e1 1 i g h - p r e s s u r es o u n dv e l o c i t yd a t as h o wt h a tf o rc o p p e r , t h em e l t i n go nh u g o n i o tb e g i n sn e a r2 3 2 g p aa n dt h ec o m p l e t em e l t i n go c c u r sa b o u t2 6 5 g p a t h et e m p e r a t u r e sc o r r e s p o n d i n gt ot h eo n s e ta n dc o m p l e t i o no f m e l t i n go nt h eh u g o n i o tw e r ec a l c u l a t e db yt h e r m o d y n a m i c sm e t h o d ，n oe x p e r i m e n t a ld a t ao ft h es h o c km e l t i n gt e m p e r a t u r e sa r ea v a i l a b l eu n d e rs h o c kc o m p r e s s i o nu pt on o w u s i n gt h es h c o k - r e l e a s em o d e l ，w ec a l c u l a t e dt h ef r a c t i o no fm e l t e dm a s sx m ，t h er a t i ot i 厂r mo ft h ei n t e r f a c i a lt e m p e r a t u r e st ot h em e l t i n gt e m p e r a t u r e s ，a n ds oo nf o rt h er e p r e s e n t a t i v ec u l i fa s s e m b l y sa ts h o c ka n dr e l e a s ep r e s s u r e s t h er e s u l t so f m e l t i n gc a l c u l a t i o n si n d i c a t e dt h a tt h ei n t e r f a c i a lt e m p e r a t u r e st 1c a l lb ed e r i v e dw i t ht h eg o v e rm o d e la n dt h em e l t i n gt e m p e r a t u r e st mc a nn o tb eg a i n e dv i at h ei n t e f f a c i a lt e m p e r a t u r e sf r o mt h ee x p e r i m e n t si nt h ec a s eo fn om e l t i n g i ft h es t a t eo fi n t i a ls h o c ko ri n t e r f a c i a lr e l e a s ei sl o c a t e di nas o l i d l i q u i dm i x e dp h a s er e g i o no ra d j a c e n tt ot h el i q u i d u s ，t i _ t ma sx _ + 1 i nt h i sw o r k ，c o n f r o n tt ot h et r a d i t i o n a lf i l m d e p o s i t t i n go nw i n d o w , as e t u po fb u l kc o p p e r - s a m p l ec l o s e l yc o n t e c t e d 衲n ll i f - w i n d o ww a se m p l o y e d t h ea p p a r e n tc u l i fi n t e r f a c et e t n p e r a t u r ew a sm e a s u r e du s i n go p t i c a lr a d i o m e t r yt e c h n i q u e s t h ei n t e r r a c i a lt e m p e r a t u r e1 c a r lb er e g a r d e da st h em e l t i n gt e m p e r a t u r ea tt h ei n t e r f a c i a lp r e s s u r ei nt h ec a s eo fs h o c ko rr e l e a s em e l t i n ga s s e s e db yt h ee n e r g yp r i n c i p l ea n dt h eh i 曲一p r e s s u r es o u n dv e l o c i t yd a t a i fn os h c o ko rr e l e a s em e l t i n go c c u r s ，t h ea d d i t i o n a lt e m p e r a t u r er e s u l t e df r o mt h eh i g h - t e m p e r a t u r el a y e ru n d e rs h o c kc o m p r e s s i o n ，a sd e d u c t e df r o mt h eo b s e r v e di n t e r f a e i a lt e m p e r a t u r eb a s e do n t h eh e a tc o n d u c t i o nm o d e lf o rt h r e el a y e r s ”，a n dt h er e a li n t e r f a c i a lt e m p e r a t u r ec o r r e s p o n d i n gt ot h es i t u a t i o no fi d e a li n t e r f a c ew a so b t a i n e d a n dt h e nt h es h o c kt e m p e r a t u r eo fo x y g e n - f r e ec o p p e rs a m p l ew a sd e r i v e d t h em e l t i n gt e m p e r a t u r ed a t af o rt h i sw o r ka r ei na g r e e t m e n tw i t ht h er e s u l t sf r o mb o t hh i g h p r e s s u r es o u n dv e l o c i t ym e a s u r e m e n t sa n dt h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n s t h em e l t i n gp r o p e r t i e so fo x y g e n f r e ec o p p e ra th i g hp r e s s u r ec a nb ea p p r o x i m a t e l yd e s c r i b e db yt h el i n d e m a r mm e l t i n gl a w t h es h o c kt e m p e r a t u r em e a s u r e da tr e l a t i v e l yl o w e rp r e s s u r ew a sc o n s i s t e n tw i t ht h er e s u l tf r o mt h e r m o d y n a m i cc a l c u l a t i o n s t h em a i no u t c o m eo ft h i sw o r kp r e l i m i n a r yc o n f i r m st h ef e a s i b i l i t yo ft h ee x p e r i m e n t a lm e t h o db yc o n t a c t i n gc l o s e l yo fb u l ki i无氧铜冲击熔化特性的实验研究s a m p l ew i t hw i n d o w t h i sm e t h o dm a yp r o v i d eap o t e n t i a la p p r o a c hf o rs h o c k - i n d u c e dm e l t i n gt e m p e r a t u r eo rh u g o n i o tt e m p e r a t u r eo f m e t a l s k e yw o r d ：o x y g e n f r e ec o p p e r ，s h o c km e l t i n g ，r e l e a s em e l t i n g ，o p t i c a lr a d i o m e t r yt e c h n i q u e ，l i n d e m a r mm e l t i n gl a w i i i无氧铜冲击熔化特性的实验研究第一章前言1 1 冲击熔化温度及冲击温度测量的意义( 1 ) 冲击熔化研究在材料状态方程研究中具有重要的意义和地位。冲击熔化温度测量是冲击熔化研究的项重要内容，因为尽管冲击熔化温度可以通过理论计算获得”，z j ，但理论计算结果需要与实验结果比对，因此冲击熔化问题的研究离不开实验工作，包括冲击熔化温度的实验测量。( 2 ) 冲击熔化温度的测量有助于人们对材料动态高压响应特性的认识，如材料高压强度和粘性等随着冲击熔化的发生而出现急剧变化【3 1 。( 3 ) 研究金属材料冲击熔化温度的测量方法对地球深部物理的研究也具有重要的意义。如测量金属铁或铁基合金在高压下的熔化温度可以为地核温度的界定提供重要的约束条件1 4 , 5 6 。( 4 ) 冲击温度是表征材料冲击压缩状态的一个非常重要的参量，虽然冲击波温度可以通过理论计算p 1 获得，但是理论计算结果的可靠性和精度都需要经过冲击冲击温度测量结果的检验。h u g o n i o t 实验只能得到辟p ( e 日形式的物态方程，而尸= 尸( k 目形式的物态方程是不完全物态方程，仅从这个方程出发，是不可能借助热力学基本关系式直接算出除以e 之外的热力学状态参量的，如比熵、比焓等。但是如果测得了一尸( k 局和尸= p ( k 幻两种形式的物态方程，或者说在冲击压缩实验中除了h u g o n i o t 参量测量外，还测量了冲击温度，就可以解决完全物态方程的实验测量问题。故冲击波温度测量在高压物理中有非常重要的意义。由此可以看出，冲击熔化温度及冲击温度的测量对材料科学、地球物理、高压物理、冲击波物理和物态方程理论等有重要意义。1 2 金属材料冲击波温度测量的简要回顾在实验室条件下，冲击压缩态的总历时为微秒量级，常规的静态温度计难以响应，因而不能用来测量冲击温度或熔化温度。另外，冲击温度可高达数千甚至上万开，它足以使各种接触式温度计熔化。目前人们常用辐射法【8 】进行冲击波温度测量，用有时间分辨率的辐射高温计，观察从受冲击压缩下材料发出的光辐照亮度随时间的变化。光辐照亮度被拟合成灰体的光辐射谱，从而得到一个辐射温度和个与波长无关的发射率。由于金属材料的光学厚度只有约1 0 r a n ，冲击波穿过这样的厚度的时间不到1 皮秒，若直接观察其冲击状态，光辐射测量仪器需要具有亚皮秒的分辨率，目前还无法实现，因此不能直接观察其冲击状态，为此只好在金属样品后界面放置一个光学窗口来减轻冲击波无氧铜冲击熔化特性的实验研究到达自由面时导致的卸载程度1 9 】。由于冲击波进入自由面后压力被卸载，因此观察不到金属未受到卸载作用时的光辐射，测量得到的是来自金属样品窗口界面的光辐射，因此实验得到的温度为样品窗口的界面温度。再根据热传导模型的界面卸载过程反演出冲击温度。这种方法的优点是，受冲击加载的金属样品不会卸载到零压，可以观察到高压下的光辐射，且辐射可以持续较长的时间，足以进行光谱测量。另一方面，这种金属样品透明窗口装置也引入了许多问题，w j h e l l i sa n d c s y o o 1 0 】对此进行过详细的分析。冲击波与界面的作用以及界面的热传导使得金属材料的冲击波温度测量问题变得较为复杂，需要建立相应的物理模型来解释所测得的结果。根据热传导模型的不同，其实验装置和处理方法也不尽相同。1 2 1 金属样品，窗口的理想界面热传导模型金属的冲击温度测量是建立在g r o v e r 理想界面热传导模型n 1 基础上的。对于样品与窗口间的理想界面，g r o v e r 和u r t i e w ( 1 9 7 4 ) 给出了它的热传导方程的解析解：正= 一等1( 1 - 1 )上式又可改写为：疋= i + 业( 1 2 )式中靠为卸载温度，巧为窗口的冲击温度，此处：盘：瓣 c t 删式中p 、c 、和k 分别为压缩状态下的密度、比热和热传导率，下标s 表示样品，下标矿表示透明窗口。冲击温度和卸载温度通过等熵关系联系起来：= e x p ie ( 一芳炒i ( 1 - 4 )式中表示冲击压力为尸h 的比容，y 为g r i i n e i s e n 参量。为压力由p 知卸载到p r 时的比容。理想界面热传导模型的基本内容包括：( 1 ) 金属膜具有理想的晶体初始密度：( 2 ) 窗口材料在高压下保持严格的透明，即既不吸收也不发出明显的热辐射；( 3 ) 金属与窗口的界面严格平整、无间隙。从数学上讲，理想界面的间隙宽度为零。当冲击波扫过此界面时，界面两侧的材料立即达到热力学平衡；( 4 ) 金属材料和窗口材料在高压下的热输运性质和窗口的冲击温度是精确确定的。由( 1 - 2 ) 可知，从界面温度乃反演卸载温度瓦必须已知金属和窗口的热物理特性参数口；( 5 ) 界面温度t 可以简单地对不同无氧铜冲击熔化特性的实验研究波长下的光辐射亮度进行p l a n c k 灰体辐射谱拟合得到：j 。( 旯，s ，t ) = s l e h ( a ，乃) = c , x 5 ( e x p ( c 2 2 t j ) - 1 ) ( i - - 5 )式中丑为波长；s 为发射率，与波长无关；，。以，s ，t ) 为由实验获得的光辐照亮度；，甜。( 旯，i ) 表示温度为巧的黑体辐射体，在单位面积和单位时间内，单位立体角内单位波长间隔的辐射能量，称为光辐照亮度，c i 、c 2 为常数，c 1 = 1 1 9 1 0 1 0 。1 6 w i n 2 s r ，c ，= 1 4 3 8 8 1 0 。1 t i k 。将实验得到的光辐照亮度用( 1 - 5 ) 式拟合，可得到界面温度正和一个与波长无关的发射率。12345图1 1 金属材料冲击波温度测量的典型实验装置示意图“11 飞片；2 金属基板或样品；3 金属样品膜；4 冲击波压缩窗口；5 未受冲击压缩的窗口，窗1 2 1 中的冲击波阵面以速度d 移动，金属样品膜为了分辨被放大了建立在理想界面模型基础上的金属的冲击温度测量典型的实验装置由图1 2 所示。基板( 或样品) 的厚度一般约为1 2 m m 。为了使样品窗口尽可能无间隙接触，把金属膜镀在光洁平整的窗e 1 上，金属膜的厚度一般需达到几个至1 0 1 1 1 - ，窗1 2 1 材料在冲击压缩下应保持良好的透明性，观察到的辐射是来自受冲击的金属与窗口界面上的辐射。图1 2为飞片、样品和窗1 3 材料的h u g o n i o t 状态示意图。图1 3 为金属样品与窗1 2 1 理想界面上温度的变化情况。阻铜为例，当冲击波到达样品与窗1 2 1 界面时，窗口材料的阻抗比铜低，使铜立即从冲击状态h 卸载到r ，同时向窗1 2 1 中传入一冲击波，其状态由窗1 2 1 的冲击阻抗确定。金属样品的温度从冲击温度死等熵卸载到温度t r 。由于金属与窗口材料之间的温度差异极大( 1 3 1 ，界面两侧的材料不可避免地要发生热传导，从而使卸载温度珏冷却到界面温度乃，实验观测到的辐射温度就是界面温度乃。图1 4 给出了典型的理想界面的光辐照亮度历史。无氧铜冲击熔化特性的实验研究t。- “- 。_ ，t 。ht h图1 2 飞片、金属样品和窗口的h u g o n i o t 状态i n t e r f a c e妥。气0x1 3 金属样品，窗口理想界面上的一维温度分布图1 4f e ，窗口理想界面光辐照历史【1 4 14_i-|童鼻t重无氧铜冲击熔化特性的实验研究1 2 2 金属样品，窗口非理想接触的热传导模型古成刚等【l 副和汤文辉等 16 】在蓝宝石窗口上镀铁膜，在冲击压缩下观察到了与g r o v e r模型预测结果有所不同的界面光辐照历史，即台阶形信号的起始位置上有时有一尖峰，有时则没有。他们认为尖峰是由非理想热接触界面的热阻所造成的。热阻模型认为：界面两侧的材料有良好的机械接触，但热接触不好。根据牛顿冷却定律求解材料的卸载温度，而无需知道高温高压下有关材料的热物理性质数据。谭华等f 1 9 9 9 1 对在金属材料的冲击波温度实验中出现的尖峰问题提出了不同于热阻模型，即四层介质热传导模型对其进行了解释。他们从“金属基板间隙金属膜透明窗口”这一典型冲击波温度测量装置的热传导方程出发，通过l a p l a c e 变换求解得到金属膜窗i ：1 界面上缸= o ) 温度随时间r 的变化。模式计算表明：( 1 ) 如果镀膜层的厚度远大于间隙的宽度，几乎观察不到尖峰，界面温度剖面可看作平台；( 2 ) 如果镀膜层较薄，而间隙宽度较大，在界面温度的起始阶段会出现一个尖峰。由图1 5 和1 6 的对比可以清楚的看出如果样品膜的品质不好，对界面光辐照亮度历史所造成的影响，因此在用理想界面的热传导模型来进行金属冲击波温度测量时，镀膜层的厚度和品质非常重要。“四层介质模型”证明了采用镀膜样品并不一定能实现“理想界面模型”要求的条件，“基板镀膜样品”之间的尺度为微米量级的间隙是造成冲击波温度偏高的主要原因之一。一个成功的冲击波温度测量实验不仅要求基板高精度加工，而且要求窗口抛光成镜面，且窗口上镀膜层有足够的厚度。在实际的温度测量实验中往往不能同时满足这样的高精度要求，此时可根据“四层介质模型”估计出界面温度的偏高值，对实验结果进行修正。这样看来镀膜样品仅适合于易于在透明窗口上镀出或长出高品质膜的金属或其他的不透明材料的冲击波温度的测量。对一些不易镀膜的金属或非金属，采用基于理想界面模型的镀膜方法存在一定的技术障碍。图1 5f e s a 1 2 0 3 界面的光辐照历史1 ”图1 6 v a h 0 3 理想界面的光辐照历史无氧铜冲击熔化特性的实验研究从以上的分析可以看出理想界面热传导模型的条件是比较苛刻的。金属样品窗口界面严格平整、无间隙，为此必须在窗口上直接镀上与金属样品具有一致的初始密度、并有足够厚度的样品膜。若金属膜有孔隙或厚度不够，相应的冲击温度会高于理想晶体密度的冲击温度。要在窗口上镀上与样品一样的金属膜是困难的，特别是对于某些合金和天然矿物尤显困难。因此有必要寻求近似描述金属样品与窗口直接整合接触的热传导模型。周显明等1 2 0 】曾尝试用金属样品，窗口之间充填c h b r 3 液体的方法代替镀膜方法，由于c h b r 3 具有很强的腐蚀性，有可能改变某些材料的特性。基于某些不透明材料在窗口上难于获得高品质膜层( 样品) 的事实，谭华等【2 ”近年来提出了用于近似描述金属样品和窗口之间非理想接触的热传导模型一三层介质模型。建立在此热传导模型上的辐射温度测量方法，无需在透明窗口上镀金属膜，也不必在样品与窗口间隙中充填c h b r 3 ，而是直接把表面精细抛光后的金属样品与窗口紧密整合接触放置在一起。根据该模型的热传导理论分析和计算表f l 狙 2 2 , 6 1 ，尽管样品窗口间隙的存在导致冲击压缩下高温层的形成，但只要间隙足够小，( 在实验中一般不超出1 岬) ，导致的高温层对界面温度的影响是有限的，只要知道冲击压缩状态的相关参数，其结果是可以修正的。因此，利用该模型可以进行金属样品窗口非理想接触条件下的样品冲击波温度测量。1 2 3 获得冲击熔化温度的途径研究发现，固一液相变，对其d w 线没有产生明显的斜率改变，因此一般不能通过测量d 一“线来获得发生冲击熔化的压力。而在其r p 平面上，冲击温度对压力比较敏感 2 3 】，如图1 7 所示。在固一液相变区间内，冲击r p 曲线将与熔化线重合，直到系统提供的能量超过固液相变潜能时，固液相变过程才全部完成。对n a c l 冲击压缩下的辐射法温度测量结果 2 4 , 2 5 1 及对铜、钽、铁等【2 6 】的理论计算清楚地揭示了这种性质。测量不同冲击压力下的冲击温度，可通过对测量结果的分析来寻求发生熔化的温度和压力区间。另一方面，通过高压声速测量1 2 7 , 2 8 1 或其它实验途径获得冲击熔化的压力区间，在此冲击熔化的压力区间内测得的温度即为冲击熔化温度，从而确定了对应于冲击熔化压力区间的冲击熔化温度。综上所述，目前获得金属材料冲击熔化温度的方法主要有：( 1 )通过测量不同压力下的冲击温度，根据冲击熔化效应判定冲击熔化压力和温度区间；( 2 )由高压声速测量或其它实验途径获得冲击熔化的压力区间，根据t a n 及a h r e l l s 1 3 分析，发生冲击熔化时，样品窗口的界面温度与该压力下的熔化温度十分接近，因此，利用辐射法在冲击熔化压力区间内测量界面温度，得到熔化温度，同时可用理论方法计算材料的熔化温度。无氧铜冲击熔化特性的实验研究p r e s s u r e 。一图1 7 冲击温度及熔化温度与压力的关系示意图1 3 本论文研究简介铜作为一种典型的过渡金属，在冲击波物理实验中是一种重要的中等冲击阻抗材料，其固一液相晃的确定对冲击实验设计，特别是卸载路径测量的实验设计和结果分析具有重要价值。高压声速实验数据表明，铜在2 3 2 g p a 左右的冲击压力开始发生冲击熔化，当冲击压力达到2 6 5 g p a 左右时进入液相区，其冲击熔化的起始点和完全熔化点的温度是通过热力学计算得到的，目前没有直接的熔化温度实验数据。本文就是要基于“三层介质模型”，通过铜的冲击熔化温度的辐射法测量，结合声速实验结果确定不同冲击压力下的熔化温度，并与l i n d e m a r m 熔化定律进行比较，同时进行冲击温度测量。以期对铜的高压熔化规律有比较全面的了解。本文的研究内容主要有以下几部分组成：( 1 ) 样品和窗口材料的基本物理参数是进行无氧铜冲击与卸载熔化理论计算与实验研究的基础。本文第二章给出了无氧铜样品和氟化锂窗口材料的基本物性参数及高压热物理参数的定值方法。( 2 ) 在第三章中，利用“冲击一卸载模型”估算了无氧铜的冲击与卸载熔化，预测了无氧铜在不同压力下的熔化温度；利用“三层介质模型”典型的“块状无氧铜样品氟化锂透明窗口”装置在不同冲击压力和卸载压力及不同的界面间隙宽度下的表观界面温度进行了模拟计算；计算结果可为实验设计提供依据，为实验数据分析提供参考。( 3 ) 在第四章中，对无氧铜进行冲击或卸载熔化温度的辐射法测量，并对实验结果及已有的声速测量结果和理论计算结果进行比较，基本反映出了无氧铜的冲击熔化特性。( 4 ) 第五章是全文的总结及对下一步工作的展望。7，jll韭3藿oqem-l无氧铜冲击熔化特性的实验研究参考文献1 b e l o n o s h k o a b ，a h u j a r ，e r i k s s o n oe t a l q u a s ia b i n i t i o m o l e c u l a rd y n a m i cs t u d yo f c u m e l t i n g s 1 p h y s r e v , b ，2 0 0 0 ，6 1 ：3 8 3 8 - 3 8 4 42 m o f i a r t yja i ns h o c kw a v e si nc o n d e n s e dm a t t e r - 1 9 8 5 ，e d i t e db yy m g u p t a ( p l e n u mp u b l i s h i n gc o ，n e w y o r k ，1 9 8 6 ) ，p p ：1 0 13 d a t t a t r a y ae d a n d e k a r l o s so fs h e a rs t r e n g t hi np o l y c r y s t a l l i n et u n g s t e nu n d e rs h o c kc o m p r e s s i o n j a p p lp h y s ，1 9 7 6 ，4 7 ( 1 0 ) ：4 7 0 34w i l l i a m sq ，j e a n l o zrb a s sdje ta 1 t h em e l t i n gc u 、，eo fi r o nt o2 5 0g i g a p a s c a l s ：i m p l i c a t i o n sf o rt h et h e r m a ls t a t eo f t h ee a r t h 【j 】s c i e n c e ，2 3 6 ：1 8 1 - 1 8 2 ，1 9 8 7 5 y o ocs ，h o l m e snc ，r o s sm ，e ta 1 s h o c kt e m p e r a t u r e sa n dm e l t i n go fi r o na te a r t hc o t ec o n d i t i o n s j p h y s r e v l e t t ，1 9 9 3 ，7 0 ：3 9 3 1 - 3 9 3 4 6 戴诚达铁陨石的冲击熔化特性与地核的热结构 博士论文】绵阳：中国工程物理研究院，1 9 9 9 7 汤文辉、张若棋编著物态方程理论及计算概论湖南长沙：国防科技大学出版社1 9 9 9 ，p p 2 7 38 经福谦著实验物态方程导引第二版北京：科学出版社，1 9 9 99 b a s sj d ，s v e n d s e nb ，a h r e n stj h i g hp r e s s u r er e s a e r c hi nm i n e r a lp h y s i c s m a n g h a n im ，s y o n oy e d t o k o y , j a p a n ：t e r r as c i e n t i f i cp u b l i s h i n gc o 。1 9 8 7 3 9 3 - - 4 0 21 0 n e l l i swj ，y o ocs i s s u e sc o n c e r n i n gs h o c kt e m p e r a t u r em e a s u r e m e m so fi r o na n do t h e rm e t a l s j j g e o p l h y s r e s ，1 9 9 0 ，9 5 ( b 1 3 ) ：2 1 7 4 9 2 1 7 5 211 ，g r o v e rr ，u r t i e w , pa ，t h e r m a lr e l a t i o ni ni n t e r f a c e sf o l l o w i n gs h o c kc o m p m s s i o n ( j j a p p l p h y s ，1 9 7 4 ，4 5 ：1 4 6 1 5 21 2 s v e n d s e n ，b ta h r e n s ，t j a n db a s s ，j d ，o p t i c a lr a d i a t i o nf r o ms h o c k - c o m p r e s s e dm a t e r i a l sa n di n t e r f a c e s ，i n ：h i s hp r e s s u r er e s e a r c hi nm i n e r a lp h y s i c s ，g e o p h y s m o n o g r s e r ，v 0 1 3 9 ( e d i t e db ym a n g l m a n im h a n ds y o n o ，y ) 4 0 3 - 4 2 3 ，a g u , w a s h i a 、g t o n ，d c1 9 8 7 1 3 ，t a n ，h a n da h r e n s ，一j ，s h o c kt e m p e m t u r em e a s u r e m e n t sf o rm e t a l s 【j 】h i g hp r e s r e s ，2 ：1 5 9 - 1 8 2 ，1 9 9 0 ，1 4 c s y o o ，n c h o l m e s ，a n dm r o s s ，s h o c kt e m p e r a t u r e sa n dm e l t i n go fi r o na te a r c hc o r ec o n d i t i o n s p h y s i c a lr e v i e wl e t t e r s ，7 0 ( 2 5 ) ：3 9 3 1 - 3 9 3 4 1 9 9 31 5 古成刚冲击波后物质界面的热弛豫及铁的冲击温度、熔化温度与熔化规律的研究 博士论文 成都科学技术大学，1 9 9 2 1 6 汤文辉金属冲击温度测量的理论和实验研究 博士论文】长沙：国防科技大学，1 9 9 5 1 7 谭华金属的冲击波温度测量( i i i ) j 基板样品”界面间隙对辐射法测量冲击波温度的影响高压物理学报，v 0 1 1 3 n o 3 1 9 9 9 18 a n d e r s o n ，wwa n da h r e n s ，tj ，s h o c kt e m p e r a t u r ea n dm e l t i n gi ni r o ns u l f i d e sa tc o r ep r e s s u r e j8无氧铜冲击熔化特性的实验研究g e o p h y s r e s ，1 0 1 3 ) ：5 6 2 7 5 6 4 2 ，1 9 9 6 1 9 c h a n g d a d a i ，x i a o g a n gj i n ，x i a n m i n g z h o u a t a 1 s o u n d v e l o c i t yv a r i a t i o n sa n d m e l t i n go f v a n a d i u mu n d e rs h o c kc o m p r e s s i o n j p h y s d ：a p p l p h y s 3 4 ( 2 0 0 1 13 0 6 4 - 3 0 7 0 2 0 周显明，经福谦，黄建彬薄夹层界面热弛豫解及其在冲击温度研究中的意义高压物理学报v 0 1 1 l ，n o 1 l , p p ：8 1 2 2 1 谭华金属的冲击波温度测量( i v ) j 三层介质模型”及其应用。高压物理学报，v 0 1 1 4 ，n o 2 ，2 0 0 0 2 2c h e n g d ad a ia n dh u nt a n ，ah e a tc o n d u c t i o nm o d e lf o rt h r e el a y e r sa n da p p l i c a t i o nt os h o c kt e m p e r a t u r em e a s u r e m e n t sf o rm e t a l s j p h y s ：c o n d e n s m a t t e r1 4 ( 2 0 0 2 、1 0 8 2 9 1 0 8 3 22 3 s b k o r m e r , m v s i n i t s y n ，g a k i r i l o v , a n dv d u r l i n ，e x p e r i m e n t a ld e t e r m i n a t i o no ft e m p e r a t u r ei ns h o c k - c o m p r e s s e dn a c la n dk c ia n do ft h e i rm e l t i n gc u r v ea tp r e s s u r e su pt o7 0 0 k b a r , s o v i e tp h y s j e t p , 2 1 ，p p 6 8 9 - 7 0 0 ( 1 9 6 5 ) 2 4 s b k o r m e r , o p t i c a ls t u d yo ft h ec h a r a c t e r i s t i co fs h o c k - c o m p r e s s e dc o n d e n s e dd i e l e c t r i c s ，s o v i e tp h y s i c s u s p ，1 1 ，2 2 9 - 2 5 4 ，( 1 9 6 8 ) 2 5 t j a h r e n s gy tl y z e n g aa n da c m i t c h e l l t e m p e r a t u r ei n d u c e db ys h o c kw a v e si nm i n e r a l s a p p l i c a t i o n st og e o p h y s i c s ，i n “h i g hp r e s s u r er e s e a r c hi ng e o p h y s i c s ”，s a k i m o t oa n dm h m a n g h n a n i ( e d s ) a c a d e m i cp r e s s ，n e wy o r k , ( 1 9 8 2 ) ，p p 5 7 9 _ 5 9 4 2 6 d a icd ，t a nh ，g e n ghy m o d e lf o ra s s e s s i n gt h em e l t i n go nh u g o n i o t so fm e t a l s ：a i ，p b ，c u ，m o ，f ea n du 【j 】j a p p l p h y s ，1 9 9 2 ，9 2 ：5 0 1 9 - 5 0 2 62 7 m i t c h e a lb r o w n ，a n dr o b e r tgm c q u e e n p h a s et r a n s i t i o n s ，o r u n e i s e np a r a m e t e r , a n de l a s t i c i t yf o rs h o c k e di r o nb e t w e e n7 7 g p aa n d4 0 0 g p & j o u r n a lo fg e o p h y s i c a lr e s e a r c h v o l 9 1 ，n o b 7 p p 7 4 8 5 7 4 9 4 ，1 9 8 62 8 h a y e sd ，h i x s o nrs ，m c q u e e nrg p r e s s u r ee l a s t i cp r o p e r t i e s ，s o l i d l i q u i dp h a s eb o u n d a r ya n dl i q u i de q u a t i o no f s t a t e sf r o mr e l e a s ew a v em e a s u r c m e n 锯i ns h o c k - l o a d e dc o p p e r s h o c kc o m p r e s s i o no fc o n d e n s e dm a t t e r 一1 9 9 9 ，e d i t e db yf u r n i s hmd ，c h h a b i l d a slc ，h i x s o nrs ( a i p , n e wy 0 r k ，2 0 0 0 ) ，4 8 3 4 8 69无氧铜冲击熔化特性的实验研究第二章样品和窗口相关参数的定值方法在本工作中样品和窗口的表征及相关参数的定值对实验结果的分析是不可缺少的。2 1 样品基于无氧铜在h u g o n i o t 实验及冲击波物理和高压物理中的重要性 ”，我们选择它为研究对象。在实验中没有采用在透明窗口上镀金属膜口卅的办法，而是将块状无氧铜样品与窗口材料直接紧密整合接触7 1 。为了尽可能地减小样品与窗口之间的间隙，对样品和窗口表面进行了精密加工和精细抛光，并采用原子力显微镜检测其表面的平整状态。如图2 1 所示，实验样品与窗口界面的初始间隙一般不超出l m 。图2 1无氧铜样品( a ) 和氟化锂窗1 2 1 ( b ) 表面的原子力显微镜的测试结果2 2 窗口窗口材料在高温下保持良好的透明性是利用光辐射法测量金属材料冲击波温度的一个前提条件”1 。人工蓝宝石( a 1 2 0 3 ) 和l i f 晶体是两种常用的窗口。本实验中采用l i f无氧铜冲击熔化特性的实验研究单晶作窗口，因为l i f 晶体在冲击压缩下是一种透明性很好的窗口材料，c h h a b i l d a s 8 1 ( 1 9 8 6 ) 认为它在高达6 0 0 g p a 的冲击压力下也是完全透明的。虽然蓝宝石具有较高的冲击阻抗( 相对于l i f 雨言) ，但由于蓝宝石在强冲击压缩