Об уравнениях состояния никеля и смеси никель--алюминий при высоких давлениях
Бельхеева Р.К.
Email: rimbel@academ.org
Поступила в редакцию: 11 мая 2025 г.
В окончательной редакции: 28 июля 2025 г.
Принята к печати: 7 августа 2025 г.
Выставление онлайн: 5 декабря 2025 г.
Описан метод построения уравнения состояния с малым количеством свободных параметров в форме Ми-Грюнайзена для никеля. Показано применение этого уравнения состояния для описания поведения смеси никеля с алюминием. Пористые образцы никеля и смеси никель-алюминий рассматриваются как простые термодинамически равновесные смеси конденсированного вещества и газа (воздуха в порах). Использование логарифмической зависимости коэффициента Грюнайзена от плотности позволило расширить диапазон применимости уравнения состояния на область пониженных плотностей. Рассчитанные с помощью этого уравнения состояния адиабаты Гюгонио и Пуассона для образцов никеля различных начальных пористостей и пористых образцов смеси алюминия и никеля хорошо согласуются с экспериментальными данными. Сделан вывод о применимости предложенного уравнения состояния никеля для описания поведения материала (в том числе в смеси с алюминием) при ударном сжатии (не выше 1 TPa) и изоэнтропическом расширении. Ключевые слова: уравнение состояния, параметры уравнения состояния, ударная адиабата, изоэнтропа разгрузки, термодинамическое равновесие, коэффициент Грюнайзена.
- Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений (Наука, М., 1966)
- R.G. McQueen, S.P. Marsh, J.W. Taylor, J.N. Fritz, W.J. Carter. In: R. Kinslow (editor). High Velocity Impact Phenomena (Academic Press, NY., 1970), p. 293
- P. Caldirola, H. Knoepfel (editors). Physics of High Energy Density (Academic Press, NY., 1971)
- А.В. Бушман, В.Е. Фортов. УФН, 140 (2), 177 (1983). [A.V. Bushman, V.E. Fortov. Phys. Usp., 26 (6), 465 (1983). DOI: 10.1070/PU1983v026n06ABEH004419]
- S. Elieser, A.K. Ghatak, H. Hora. An Introduction to Equations of State: Theory and Applications (Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1986)
- А.В. Бушман, Г.И. Канель, А.Л. Ни, В.Е. Фортов. Теплофизика и динамика интенсивных импульсных воздействий (ОИХФ АН СССР, Черноголовка, 1988)
- А.В. Бушман, И.В. Ломоносов, В.Е. Фортов. Уравнения состояния металлов при высоких плотностях энергии (ИХФЧ РАН, Черноголовка, 1992)
- В.М. Фомин, А.И. Гулидов, Г.А. Сапожников, И.И. Шабалин. Высокоскоростное взаимодействие тел (СО РАН, Новосибирск, 1999)
- В.Е. Фортов, Л.В. Альтшулер, Р.Ф. Трунин, А.И. Фунтиков (ред.). Ударные волны и экстремальные состояния вещества (Наука, М., 2000)
- K.V. Khishchenko, A.E. Mayer. Int. J. Mech. Sci., 189, 105971 (2021)
- К.В. Хищенко. ТВТ, 61 (3), 477 (2023). DOI: 10.31857/S0040364423050071
- И.Л. Кнунянц (ред.). Химическая энциклопедия в пяти томах (Советская энциклопедия, М., 1988), т. 3
- I.V. Lomonosov, V.E. Fortov, K.V. Khishchenko, P.R. Levashov. AIP Conf. Proc., 505, 85 (2000)
- P.R. Levashov, V.E. Fortov, K.V. Khishchenko, I.V. Lomonosov. AIP Conf. Proc., 505, 89 (2000)
- I.V. Lomonosov, V.E. Fortov, K.V. Khishchenko, P.R. Levashov. AIP Conf. Proc., 620, 111 (2002)
- G.I. Kerley. Equations of State for Be, Ni, W, and Au. Report SAND2003-3784 (Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, 2003)
- K.V. Khishchenko. 34th European Physical Society Conference on Plasma Physics, July 2-6, 2007, Warsaw, Poland. Europhysics Conference Abstracts, 31F, P-2.121 (2007)
- А.Б. Медведев, Р.Ф. Трунин. УФН, 182, 829 (2012). [A.B. Medvedev, R.F. Trunin. Phys. Usp., 55, 773 (2012).]
- I.V. Lomonosov, V.K. Gryaznov. Contrib. Plasma Phys., 56 (3-4), 302 (2016)
- C.J. Prisbrey, P. Soderlind, C.J. Wu. AIP Conf. Proc., 3066, 500012 (2024.)
- Р.К. Бельхеева. ТВТ, 59 (4), 514 (2021). [R.K. Belkheeva. High Temp., 60 (1), 26 (2022). DOI: 10.1134/S0018151X21040040]
- Р.К. Бельхеева. ЖТФ, 95 (7), 1303 (2025). DOI: 10.61011/JTF.2025.07.60652.54-25
- Y. Mishin, D. Farkas, M.J. Mehl, D.A. Papaconstantopoulos. Phys. Rev. B, 59 (5), 3393 (1999)
- J. Choi, S. Yoo, S. Song, J.S. Park, K. Kang. J. Mech. Sci. Technol., 32 (7), 3273 (2018)
- Д.К. Белащенко. ТВТ, 58 (1), 61 (2020). DOI: 10.31857/S0040364420010032 [D.K. Belashchenko. High Temp., 58 (1), 64 (2020). DOI: 10.1134/S0018151X20010034]
- N.A. Smirnov. J. Appl. Phys., 134 (2), 025901 (2023).
- В.К. Копышев, А.Б. Медведев. Обзор принципиальных идей моделей уравнений состояния во ВНИИЭФ. В сб. Высокие плотности энергии (РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров, 1997), с. 271--283
- Д.Н. Николаев, А.А. Пяллинг, К.В. Хищенко, В.Я. Терновой, В.Е. Фортов. Хим. физика, 19 (10), 98 (2000)
- Р.Ф. Трунин. Исследования экстремальных состояний конденсированных веществ методом ударных волн. Уравнения Гюгонио (РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров, 2006)
- M.E. Povarnitsyn, K.V. Khishchenko, P.R. Levashov. Int. J. Impact Eng., 33 (1-12), 625 (2006)
- Р.К. Бельхеева. ПМТФ, 53 (4), 3 (2012)
- Р.К. Бельхеева. ПМТФ, 48 (5), 53 (2007)
- Л.П. Орленко. Физика взрыва и удара (Физматлит, М., 2008)
- Р.К. Бельхеева. ТВТ, 53 (3), 367 (2015). DOI: 10.7868/S0040364415020052 [R.K. Belkheeva. High Temp., 53 (3), 348 (2015). DOI: 10.1134/S0018151X15020054]
- С.А. Кинеловский, К.К. Маевский. Вестник НГУ. Серия: Физика, 4 (4), 71 (2009)
- С.Д. Гилев. ФГВ, 54 (4), 107 (2018)
- А.Ю. Семенов, С.А. Абросимов, И.А. Стучебрюхов, К.В. Хищенко. ТВТ, 61 (4), 542 (2023)
- К.В. Хищенко. ТВТ, 35 (6), 1002 (1997)
- K.V. Khishchenko. J. Phys.: Conf. Ser., 121, 022025 (2008)
- K.V. Khishchenko. J. Phys.: Conf. Ser., 653, 012081 (2015)
- T.V. Popova, A.E. Mayer, K.V. Khishchenko. J. Appl. Phys., 123, 235902 (2018)
- Н.Н. Середкин, К.В. Хищенко. ТВТ, 62 (4), 513 (2024). DOI: 10.31857/S0040364424040052
- Р.И. Нигматулин. Основы механики гетерогенных сред (Наука, М., 1978)
- Г.М. Ляхов. Основы динамики взрывных волн в грунтах и горных породах (Недра, М., 1974)
- С.З. Дунин, В.В. Сурков. ПМТФ, 5, 106 (1979)
- Р.К. Бельхеева. ТВТ, 61 (5), 693 (2023). DOI: 10.31857/S0040364423050022
- С.А. Кинеловский, К.К. Маевский. ТВТ, 54 (5), 716 (2016). DOI: 10.7868/S0040364416050161 [S.A. Kinelovskii, K.K. Maevskii. High Temp., 54 (5), 675 (2016). DOI: 10.1134/S0018151X16050163]
- К.К. Маевский, С.А. Кинеловский. ТВТ, 56 (6), 876 (2018). DOI: 10.31857/S004036440003564-4 [S.A. Kinelovskii, K.K. Maevskii. High Temp., 56 (6), 853 (2018). DOI: 10.1134/S0018151X18060172]
- К.К. Маевский. ЖТФ, 91 (5), 815 (2021). DOI: 10.21883/JTF.2021.05.50694.293-20 [K.K. Maevskii. Tech. Phys., 66 (5), 749 (2021). DOI: 10.1134/S1063784221050145]
- Р.Ф. Трунин, Г.В. Симаков, Ю.Н. Сутулов, А.Б. Медведев, Б.Д. Рогозкин, Ю.В. Федоров. ЖЭТФ, 96 (3), 1024 (1989)
- С.Б. Кормер, А.И. Фунтиков, В.Д. Урлин, А.Н. Колесникова. ЖЭТФ, 42 (3), 686 (1962)
- J.M. Walsh, M.H. Rice, R.G. McQueen, F.L. Yarger. Phys. Rev., 108, 196 (1957)
- R.G. McQueen, S.P. Marsh. J. Appl. Phys., 31, 1253 (1960)
- Л.В. Альтшулер, А.А. Баканова, Р.Ф. Трунин. ЖЭТФ, 42 (1), 717 (1962)
- W.H. Isbell, F.H. Shipman, A.H. Jones. Laboratory Report MSL Material Science 68-13 (General Motors Tech. Center, Warren, MI, 1968)
- S.P. Marsh (editor). LASL Shock Hugoniot Data (University of California Press, Berkeley, CA, 1980)
- Л.В. Альтшулер, А.А. Баканова, И.П. Дудоладов, Е.А. Дынин, Р.Ф. Трунин, Б.С. Чекин. ПМТФ, (2), 3 (1981)
- Р.Ф. Трунин, Г.В. Симаков. ЖЭТФ, 103 (6), 2180 (1993)
- В.К. Грязнов, М.В. Жерноклетов, И.Л. Иосилевский, Г.В. Симаков, Р.Ф. Трунин, Л.И. Трусов, В.Е. Фортов. ЖЭТФ, 114 (4), 1242 (1998)
- Д.К. Белащенко. ТВТ, 58 (1), 61 (2020). DOI: 10.31857/S0040364420010032 [D.K. Belashchenko. High Temp., 58 (1), 64 (2020). DOI: 10.1134/S0018151X20010034]
- I.V. Lomonosov. Laser Part. Beams, 25 (4), 567 (2007). DOI: 10.7868/S0040364417040111
- Л.Ф. Гударенко, О.Н. Гущина, М.В. Жерноклетов, А.Б. Медведев, Г.В. Симаков. ТВТ, 38 (3), 437 (2000)
- Д.К. Белащенко. ЖФХ, 94 (10), 1450 (2020). DOI: 10.31857/S0044453720100064
- P.R. Levashov, V.E. Fortov, K.V. Khishchenko, I.N. Lomov, I.V. Lomonosov. AIP Conf. Proc. 429, 47 (1998)
- P.R. Levashov, K.V. Khishchenko, I.V. Lomonosov, V.E. Fortov. AIP Conf. Proc., 706, 87 (2004)
- D.K. Belashchenko. Liquid Metals. From Atomistic Potentials to the Properties, Shock Compression, Earth's Core and Nanoclusters (Nova Science Publishers, Hauppauge, NY., 2018)
- В.В. Якушев, С.Ю. Ананьев, А.В. Уткин, А.Н. Жуков, А.Ю. Долгобородов. ФГВ, 54 (5), 45 (2018). DOI: 10.15372/FGV20180506
- В.В. Якушев, С.Ю. Ананьев, А.В. Уткин, А.Н. Жуков, А.Ю. Долгобородов. ФГВ, 55 (6), 108 (2019). DOI: 10.15372/FGV20190615