【摘 要】
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对极端条件下材料物性变化规律的认识与现代高压物理、武器物理和天体物理等学科密切相关。以C-H-N-O元素为主的凝聚炸药是常用的工程材料,也是常规兵器研发的基本要件。因此,
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对极端条件下材料物性变化规律的认识与现代高压物理、武器物理和天体物理等学科密切相关。以C-H-N-O元素为主的凝聚炸药是常用的工程材料,也是常规兵器研发的基本要件。因此,研究相应组成小分子物质的爆轰反应过程与爆轰产物的状态方程很有意义。基于液体微扰理论、C-J模型、模型势理论和体积相加原理等概念,分别构建C-H-O和C-N-O子模型来仿真较为复杂的C-H-N-O模型的方法,己被事实证明是有效的。考虑简单分子N<,2>和CO常态物性的相似性、同为凝聚炸药产物的主要组分以及前期研究的广泛性,本文选取这两种物质为对象,对其混合液样的高温高密度特性进行了研究。经文献检索,本文的研究在国内外还未曾见到。
本文的实验部分利用冷凝制样技术(包括低温靶、物相监测及低温同轴电探针制作工艺等)制取了符合冲击压缩实验要求的均质液体CO+N<,2>混合样品,在二级轻气炮上对等摩尔比的液态混合物进行了动高压加载;将获得的Hugoniot数据与早先的实验结果进行比较,得知在26GPa压力附近混合体系可能经历了一次相变;并且首次捕捉到的CO+N<,2>冲击光谱信号,为解释实验和理论计算得到的离解相变现象提供了一定的证据。
理论部分中采用MCRSR和vdW-1f模型,考虑了体系的化学平衡,计算了10~49GPa.范围内的高压物态方程。在10~26GPa压力范围内,求得的液态CO+N<,2>混合物冲击压缩P-V曲线与实验值符合较好,冲击压力的平均误差为3.4%。在计算压力范围内,Hugoniot曲线逐渐“软化”;给出了CO和N<,2>在如下比例1:4,1:1,4:1的P-V和T-V曲线。结果表明,随着组分CO摩尔分数的增加,混合体系的冲击压力和温度都在逐渐减小。
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