О плавлении железа после ударного сжатия

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

На основе экспериментальных данных по изэнтропической разгрузке ударно-сжатого железа в различные преграды определено значение ударного давления, вызывающего его плавление при изэнтропической разгрузке до 1 атм. Применимость использованного подхода проверена путем сопоставления результатов с имеющимися экспериментальными данными по плавлению для меди и молибдена. Полученное для железа значение 170 ± 30 ГПа в целом согласуется с более ранними данными (140 и 200 ГПа). С этим значением сопоставлены расчетные значения по полуэмпирическим уравнениям состояния.

About the authors

А. Б. Медведев

РФЯЦ–ВНИИ экспериментальной физики

Author for correspondence.
Email: postmaster@ifv.vniief.ru
Russian Federation, Саров

References

  1. Tailor J.W. Residual Temperatures of Shocked Copper // J. Appl. Phys. 1963. V. 34. № 9. P. 2727.
  2. Kanel G.I., Baumung К., Rush D. et al. Melting of Shock-compressed Metals in Release // Shock Compression of Condensed Matter-1997 / Eds. Schmidt S.C., Dandekar D.P., Forbes J.W. AIP, 1998. P. 155.
  3. Осипов Р.С., Фунтиков А.И., Цыганов В.А. Определение термодинамических параметров ударного сжатия свинца, олова, меди и никеля по их плавлению в ампулах сохранения // ТВТ. 1998. T. 36. № 4. С. 590.
  4. Зельдович В.И., Литвинов Б.В., Пурыгин Н.П., Ринкевич О.С., Бузанов В.И., Хейфец А.Э., Хомская И.В. Квазисферическое взрывное нагружение стали с давлением до 200 ГПа // Докл. РАН. 1995. Т. 343. № 5. C. 621.
  5. Фунтиков А.И., Осипов Р.С., Цыганов В.А. Изoэнтропы разгрузки железа и аустенитной стали из состояния ударного сжатия при давлении 150 ГПа // ТВТ. 1999. T. 37. № 6. C. 887.
  6. Фунтиков А.И. Фазовая диаграмма и кривая плавления железа, полученные по данным статических и ударно-волновых измерений // ТВТ. 2003. T. 41. № 6. С. 954.
  7. LASL Shock Hugoniot Data / Ed. Marsh S.P. Berkeley–Los Angeles–London: Univ. California Press, 1980.
  8. Brown J.M., Fritz J.N., Hixson R.S. Hugoniot Data for Iron // J. Appl. Phys. 2000. V. 88. № 9. P. 5496.
  9. Экспериментальные данные по ударно-волновому сжатию и адиабатическому расширению конденсированных веществ. Спр. / Под ред. Трунина Р.Ф. Саров: РФЯЦ–ВНИИЭФ, 2006. С. 531.
  10. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Физматгиз, 1963. С. 688.
  11. Desai P.D. Thermodynamic Properties of Iron and Silicon // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1986. V. 15. № 3. P. 967.
  12. Arblaster J.W. Thermodynamic Properties of Copper // J. Phase Equilib. Diffus. 2015. V. 36. № 5. P. 422.
  13. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Спр. В 4-х т. Т. 4. Кн. 2 / Под ред. Глушко В.П. М.: Наука, 1982. С. 560.
  14. Жерноклетов М.В., Симаков Г.В., Сутулов Ю.Н., Трунин Р.Ф. Изэнтропы расширения алюминия, железа, молибдена, свинца и тантала // ТВТ. 1995. Т. 33. № 1. С. 40.
  15. Медведев А.Б. Широкодиапазонное многофазное уравнение состояния железа // ФГВ. 2014. Т. 50. № 5. С. 91.
  16. Wu C.J., Benedict L.X., Myint P.C., Hamel S., Prisbrey C.J., Leek J.R. Wide-ranged Multiphase Equation of State for Iron and Model Variations Addressing Uncertainties in High-pressure Melting // Phys. Rev. B. 2023. V. 108. 014102.
  17. Kraus R.G., Hemley R.J., Ali S.J., Belof J.L., Benedict L.X., Bernier J., Braun D., Cohen R., Collins G.W., Coppari F. et al. Measuring the Melting Curve of Iron at Super-Earth Core Conditions // Science. 2022. V. 375. P. 202.
  18. Медведев А.Б. Об испарении железа после ударного сжатия // ФГВ. 2022. Т. 58. № 6. С. 100.
  19. Fortov V.E., Lomonosov I.V. Thermodynamics of Extreme States of Matter // J. Pure Appl. Chem. 1997. V. 69. № 4. P. 893.
  20. Desjarlais M.P. First-principles Calculation of Entropy for Liquid Metals // Phys. Rev. E. 2013. V. 88. 062145.
  21. Anzellini S., Dewaele A., Mezouar M., Loubeyre P., Morard G. Melting of Iron at Earth’s Inner Core Boundary Based on Fast X-ray Diffraction // Science. 2013. V. 340. P. 464.
  22. Sinmyo R., Hirose K., Ohishi Y. Melting Curve of Iron to 290 GPa Determined in a Resistance Heated Diamond Anvil Cell // Earth Planet. Sci. Lett. 2019. V. 510. P. 45.
  23. Kuwayama Y., Morard G., Nakajima Y., Hirose K., Baron A.Q.R., Kawaguchi S.I., Tsuchiya T., Ishikawa D., Hirao N., Ohishi Y. Equation of State of Liquid Iron under Extreme Conditions // Phys. Rev. Lett. 2020. V. 124. № 16. 165701.
  24. Dorogokupets P.I., Dymshits A.M., Litasov K.D., Sokolova T.S. Thermodynamics and Equations of State of Iron to 350 GPa and 6000 K // Sci. Rep. 2017. V. 7. 41863.
  25. Ichikawa H., Tsuchiya T., Tange Y. The P–V–T Equation of State and Thermodynamic Properties of Liquid Iron // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2014. V. 119. P. 240.
  26. Komabayashi T. Thermodynamics of Melting Relations in the System Fe–FeO at High Pressure: Implications for Oxygen in the Earth’s Core // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2014. V. 119. P. 4164.
  27. Wagle F., Steinle-Neumann G. Liquid Iron Equation of State to the Terapascal Regime from ab initio Simulations // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2019. V. 124. P. 3350.
  28. Anderson W.W., Ahrens T.J. An Equation of State for Liquid Iron and Implication for Earth’s Core // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. № B3. P. 4273.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences