华颖鑫 刘福生 耿华运 郝龙 于继东 谭叶 李俊†

1) (西南交通大学高温高压物理研究所, 成都 610031)

2) (中国工程物理研究院流体物理研究所, 冲击波物理与爆轰物理重点实验室, 绵阳 621900)

采用气炮作为加载手段, 结合反向碰撞技术和多台阶三层组合飞片技术, 通过精细的样品/窗口波剖面测量, 对典型加载-卸载-再加载路径下铁的相变动力学特性进行了研究.观测到一次卸载阶段的多波结构及再加载段的双波结构.获得首次逆相变阈值约为(11.3 ± 0.5) GPa, 首次加卸载相变特征时间为30 ns; 再加载相变起始压力为10-12 GPa, 且随着再加载初始态ε相质量分数降低而降低.实验显示二次相变压力阈值与ε相残余质量分数以及逆相变子相所含孪晶、缺陷相关, 同时二次加载相转变速率比首次加载更快.上述结果揭示了多晶铁相变动力学行为与加载路径的强耦合, 为相关研究提供了新的视角和实验支撑.

1 引 言

相变是指材料内部的原子排列、晶体结构或电子结构发生变化.然而物质世界种类繁多、千差万别, 不同相变系统之间差异极大, 即使是同一相变系统, 在不同外界条件下相变类型和特征也有或大或小的差别.尤其是在冲击波作用下由于耦合了高温、高压、高应变率、加载-卸载路径等极端且复杂的条件, 相变的复杂性超出了其平衡状态, 如相变为什么发生, 朝着什么方向进行? 相变是如何进行的, 它的途径和速度如何? 相变产物的结构转变有什么特征? 这些问……