Ударно-волновые свойства фуллерита C60, кубического нитрида бора и нитрида кремния

• Автор: Якушев, Владислав Владиславович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ, ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ И ОТКОЛЬНЫХ ЯВЛЕНИЙ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
1.1. Исследование поведения материалов при ударно-волновом нагружении
1.2. Ударные волны. Связь между параметрами среды по обе стороны ударного скачка. Ударная адиабата
1.3 Методы генерации плоских ударных волн в исследуемых материалах
1.4 Общая характеристика методов экспериментального исследования вещества при ударно-волновом нагружении
1.5. Упругопластические свойства твердого тела при динамическом нагружении. Экспериментальные методы исследования
1.6. Фазовые превращения в веществе при ударно-волновом нагружении. Экспериментальные методы исследования
1.7. Явление откола при отражении импульса сжатия от поверхности тела. Экспериментальные методы исследования
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФУЛЛЕРИТА С60, НИТРИДА БОРА И НИТРИДА КРЕМНИЯ.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ЭТИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ УДАРНОВОЛНОВОМ НАГРУЖЕНИИ
2.1. Исторические аспекты развития представлений о сверхтвердых материалах
2.2. Основные физико-химические свойства фуллерита С60, нитрида бора
и нитрида кремния
2.3. Экспериментальные образцы, схемы экспериментальных сборок и метод регистрации профилей массовой скорости
2.4. Определение скорости ударной волны и скорости звука
в ударно сжатом образце
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
3.1 Профили массовой скорости в экспериментах по исследованию
фуллерита Сбо
3.2 Профили массовой скорости в экспериментах по определению величины предела текучести BN
3.3 Профили массовой скорости в экспериментах по определению величины откольной прочности образцов BN
3.4. Профили массовой скорости в экспериментах по исследованию фазового перехода (3- Si3N4 Ас
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
4.1. Фуллерит Сбо
4.2. Нитрид бора
4.3 Нитрид кремния
Основные результаты работы:
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Традиционные методы исследования материалов при высоких давлениях ориентированны в основном на проведение экспериментов в статических условиях, позволяющих достигать давлений вплоть до 100 ГПа (в алмазных наковальнях) и температур до 3000 К. Динамические методы исследования не только дополняют статические данные, расширяя диапазон изменения термодинамических параметров, но и позволяют получить существенно новую информацию, в частности, о влиянии скорости деформирования на реологические свойства материалов. Это особенно важно при изучении сверхтвердых материалов, которые часто используются в условиях импульсного воздействия, где их поведение может принципиально отличаться от прогноза, основанного на результатах статических испытаний.
В данной работе исследуются ударно-волновые свойства веществ, высокоплотные фазы которых являются сверхтвердыми материалами: фуллерит Сбо, нитрид бора и нитрид кремния. В настоящее время имеется большое количество работ по исследованию этих материалов в статических условиях, однако, информация по их динамическому нагружению практически отсутствует. В то же время, динамический метод позволяет существенно расширить представления о поведении этих веществ при высоких давлениях.
Основные проблемы в этой области можно сформулировать следующим образом: отсутствуют экспериментальные данные по ударной сжимаемости фуллерита Сбо, в частности, нет ударной адиабаты и зависимости скорости звука от давления; не исследованы упругопластические и прочностные свойства кубического нитрида бора при динамическом нагружении; отсутствуют данные о влиянии разогрева при

Р(У) на его кривой всестороннего сжатия при заданном удельном объеме V (рис. 9) по формуле [5]:
Такой подход к нахождению от ограничен сравнительно невысокими напряжениями д~, когда температура вещества при ударно-волновом сжатии, пренебрежимо мала и соответственно мала в сравнении с полным давлением его тепловая составляющая.
Регистрация затухания ударной волны.
В этом методе значение аТ определяется из результатов исследования негидродинамического затухания ударной волны, распространяющейся по образцу из упругопластического материала. Нагружение образца осуществляется торможением на нем свободно летящей пластины-ударника желательно из такого же материала. В результате соударения по материалам пластины и образца распространяются ударные волны. Выходящая на тыльную свободную поверхность ударника ударная волна отражается в виде центрированной волны разрежения, включающей в себя упругую и пластическую волны разгрузки.
Упругая волна разгрузки догоняет фронт ударной волны в образце [5] ранее прихода пластической волны расширения и, взаимодействуя с ним, уменьшает его амплитуду.
Уменьшение амплитуды ударной волны в образце зависит от амплитуды Ааупр = 2аупр = 2ркр упругой волны разгрузки (см. рис. 7). Таким образом, регистрация негидродинамического затухания ударной волны несет информацию о Аоупр, связанной с от соотношением:
<2б>-
В эксперименте электроконтактным методом регистрируется скорость 1¥ипд тонкого (А ~0,15 мм) отлетающего индикатора, который наклеен на образец на расстоянии х от поверхности соударения с ударником. Ввиду малой