ON THE SHOCK-WAVE POLYMORPHIC TRANSITION IN A NONPOROUS SUBSTANCE

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A thermodynamic model is presented which allows a very good description of the state of matter after shock-wave polymorphic transition of the martensitic type. Based on the processing of known experimental data for a significant number of substances, important refinements of the classical concept of two-wave polymorphism have been obtained. It is shown that on the phase (p–V) plane, the points of the final state of matter after the phase transition and the states at the front of the head shock wave at a given velocity always lie on the same Rayleigh line. It is also shown that the specific volume of matter after the phase transition is equal to its value given by the elastic component of the equation of state of the new phase at pressure corresponding to the point of intersection of the Rayleigh line and the Hugoniot for the head shock wave.

About the authors

S. A. Kinelovskii

Lavrentyev Institute of Hydrodynamics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: skin@hydro.nsc.ru
Novosibirsk, Russia

References

  1. Duvall G.E., Graham R.A. Phase transitions under shock-wave loading // Rev. Modern Phys. 1977. V. 49. № 3. P. 523–579. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.49.523
  2. Альтшулер Л.В. Фазовые превращения в ударных волнах (обзор) // ПМТФ. 1978. № 4. С. 93–103.
  3. Экспериментальные методы и средства в физике экстремальных состояний вещества: монография / Под ред. академика Р.И. Илькаева, д. т. н. А.Л. Михайлова, д. ф.- м. н. М.В. Жерноклетова. М.: РАН, ВНИИЭФ, 2021. 483 с.
  4. Подурец М.А., Симаков Г.В., Трунин Р.Ф. О фазовом равновесии в ударно-сжатом кварце и о характере кинетики фазового перехода // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1976. № 7. С. 3–13.
  5. Подурец М.А., Симаков Г.В., Телегин Г.С., Трунин Р.Ф. Полиморфизм кремнезема в ударных волнах и уравнение состояния коэсита и стишовита // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1981. № 1. С. 16–27.
  6. Ахмадеев Н.X., Нигматулин Р.И. Ударные волны и фазовые превращения в железе // ПМТФ. 1976. № 5. С. 128–135.
  7. Shen Y., Jester S.B., Qi T., Reed E.J. Nanosecond homogeneous nucleation and crystal growth in shock-compressed SiO2 // Nature Materials. 2016. V. 15. P. 60–65. https://doi.org/10.1038/nmat4447
  8. Tracy S.J., Turneaure S.J., Duffy T.S. X-ray diffraction of shock-compressed fused silica // Phys. Rev. Lett. 2018. V. 120. 135702. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.135702
  9. Tracy S.J., Turneaure S.J., Duffy T.S. Structural response of a-quartz under plate-impact shock compression // Sci. Adv. 2020. V. 6. eabb3913 1–8. https://doi.org/10.1126/sciadv.abb3913
  10. LASL Shock Hugoniot Data / Ed. S.P. Marsh. Berkeley: Univ. California Press, 1980.
  11. Электронная база данных ударно-волновых экспериментов. [Электрон. ресурс]. Режим доступа: http://www.ihed.ras.ru/rusbank/catsearch.php.
  12. Кинеловский С.А. Модель полиморфного превращения вещества в ударной волне. 1. Углерод // ПМТФ. 2020. Т. 61. № 4. С. 141–150. https://doi.org/10.15372/PMTF20200416
  13. Кинеловский С.А. Модель полиморфного превращения вещества в ударной волне. 2. Кремнезем // ПМТФ. 2021. Т. 62. № 2. С. 42–52. https://doi.org/10.15372/PMTF20210204
  14. Кинеловский С.А. Модель полиморфного превращения вещества в ударной волне. 3. Нитрид бора // ПМТФ. 2021. Т. 62. № 4. С. 22–33. https://doi.org/10.15372/PMTF20210403
  15. McQueen R.G., Marsh S.P., Taylor J.W. et al. The equation of state of solids from shock wave studies // High Velocity Impact Phenomena / Ed. R. Kinslow. N.Y.: Academic Press, 1970. P. 293–417; appendixes on P. 515–568.
  16. Альтшулер Л.В., Чекин Б.С. Метрология импульсных давлений // Доклады I Всесоюзного симпозиума по импульсным давлениям. М.: ВНИИФТРИ, 1974. С. 5–22.
  17. Альтшулер Л.В., Баканова А.А., Дудоладов И.П. и др. Ударные адиабаты металлов. Новые данные, статистический анализ и общие закономерности // Прикладная механика и техническая физика. 1981. № 2. С. 3–34.
  18. Экспериментальные данные по ударно-волновому сжатию и адиабатическому расширению конденсированных веществ: научное издание / Под ред. Р.Ф. Трунина. 2-е изд. Саров: РФЯЦ – ВНИИЭФ, 2006. 532 с.
  19. Knudson M.D., Lemke R.W., Hayes D.B. et al. Near-absolute Hugoniot measurements in aluminum to 500 GPa using a magnetically accelerated flyer plate technique // J. Appl. Phys. 2003. V. 94. № 7. P. 4420–4431. https://doi.org/10.1063/1.1604967
  20. Подурец М.А., Ктиторов В.М., Трунин Р.Ф. и др. Ударноволновое сжатие алюминия при давлениях в 1.7 ТПа // ТВТ. 1994. V. 32. № 6. P. 952–955.
  21. McQueen R.G., Marsh S.P. Report No. GMX-6-566. Los Alamos Sci. Lab. 1964. P. 51–62.
  22. Альтшулер Л.В., Баканова А.А., Дудоладов И.П. Влияние электронной структуры на сжимаемость металлов при высоком давлении // ЖЭТФ. 1968. Т. 53. № 6. C. 1967–1977.
  23. Козлов Е.А., Елькин В.М., Бычков И.В. Термодинамически полное уравнение состояния твердых фаз и фазовые превращения циркония в волнах напряжений // Физика металлов и металловедение. 1996. Т. 82. № 4. С. 22–30.
  24. McQueen R.G., Marsh S.P. Hugoniots of graphytes of various initial densities and the equation of state of carbon // Behavior of Dense Media under High Dynamic Pressure New York: Gordon and Breach, 1968. P. 207–216.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Note

In the print version, the article was published under the DOI: 10.31857/S2686740025030036


Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).