ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
РФЯЦ-ВНИИЭФ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ
ПО УДАРНО-ВОЛНОВОМУ СЖАТИЮ
И АДИАБАТИЧЕСКОМУ РАСШИРЕНИЮ
КОНДЕНСИРОВАННЫХ ВЕЩЕСТВ
Научное издание
2-е, переработанное и дополненное
Под редакцией Р. Ф. Трунина
САРОВ
2006
Стр.2
УДК 534.222.2(03)
ББК 22.23
Э-41
Экспериментальные данные по ударно-волновому сжатию и адиабатическому
расширению конденсированных веществ: Научное издание /
Под ред. Р. Ф. Трунина. – 2-е изд., перераб. и доп. – Саров: РФЯЦВНИИЭФ,
2006, 531 с.
ISBN 5-9515-0089-3
Авторы: Р. Ф. Трунин, Л. Ф. Гударенко, М. В. Жерноклетов,
Г. В. Симаков
В сборнике приведены результаты экспериментов по ударному сжатию
и адиабатическому расширению конденсированных веществ, а также данные по
сжатию некоторых газов, полученные в России в период с 1949 г. по 2005 г.
Сборник включает данные по большинству элементов периодической системы
(в том числе по сплошным, пористым и расплавленным металлам), окислам,
сплавам, гидридам, карбидам и нитридам металлов, галогенидам, твердым и жидким
органическим веществам, воде и ее твердым модификациям, водным растворам
солей и другим соединениям.
По сравнению с первым изданием сборника второе издание существенно расширено
благодаря включению в него результатов исследования динамической
сжимаемости водорода, а также ряда керамических и смесевых составов. Исправлены
замечания и другие погрешности первого издания.
Экспериментальные результаты по сжатию сплошных образцов аппроксимированы
простыми и удобными для практического использования интерполяционными
зависимостями и представлены в графической форме. Для каждого вещества
приводится таблица кинематических и термодинамических параметров – ударноволновая
и массовая скорости, давление, сжатие, плотность и энергия ударного
сжатия (внутренняя энергия).
Представленные данные могут быть использованы во многих отраслях физики
высоких плотностей энергии – при рассмотрении высокоскоростных соударений,
в вопросах планетной астрономии, в том числе внутреннего состава планет, различных
аспектах техники и технологии взрыва (включая вопросы техники безопасности
устройств, работающих в режиме высоких давлений), взрывной обработке
веществ, синтезе новых материалов и т. п.
Сборник предназначен для ученых, инженеров, аспирантов и студентов, специализирующихся
на использовании ударных волн в современной физике, астрофизике,
химии, энергетике, технологии, космической и оборонной технике
и других дисциплинах.
ISBN 5-9515-0089-3
Российский федеральный ядерный центр –
ВНИИЭФ, 2006
Стр.3
СОДЕРЖАНИЕ
П редисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
С писок веществ по алфавиту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ДИНАМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ ПРИ ВЫСОКИХ
Д АВЛЕНИЯХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ударная адиабата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Адиабата двукратного (повторного) сжатия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Адиабаты расширения ударно сжатых веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
7
10
10
12
14
Скорость звука в ударно сжатом веществе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Ударные адиабаты эталонов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
П РЕДСТАВЛЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Представление данных по ударному сжатию сплошных конденсированных
веществ и газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
Представление данных по ударному сжатию пористых веществ . . . . . . . . . . . 18
Представление данных по двукратному (повторному) сжатию веществ . . . . . 19
Представление данных по адиабатам расширения ударно сжатых сплошных
и пористых веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Представление данных о скорости разлета ударно сжатых веществ в воздух 20
Представление данных о скорости звука в ударно сжатых веществах . . . . . .
Э КСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Элементы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Азот (жидкость), 23. Алюминий, 24. Аргон (газ), 32. Аргон (жидкость), 33. Барий, 34.
Ванадий, 35. Висмут, 36. Водород (Протий твердый Н2), 44. Водород (Дейтерий жидкий
D2), 45. Водород (Дейтерий твердый D2), 46. Вольфрам, 47. Гадолиний, 54. Галлий, 55.
Гафний, 56. Германий, 57. Гольмий, 58. Диспрозий, 59. Европий, 60. Железо, 61. Золото,
69. Индий, 70. Иридий, 71. Иттербий, 72. Иттрий, 73. Йод, 74. Кадмий, 75. Калий, 78. Кальций,
79. Кобальт, 80. Кремний, 85. Криптон (жидкость), 86. Ксенон (газ), 87. Ксенон (жидкость),
88. Лантан, 89. Литий, 90. Лютеций, 91. Магний, 92. Медь, 95. Молибден, 111. Натрий,
122. Неодим, 123. Никель, 124. Ниобий, 137. Олово, 138. Празеодим, 142. Рений,
143. Родий, 144. Самарий, 145. Свинец, 146. Селен, 156. Сера, 157. Серебро, 158. Скандий,
159. Стронций, 160. Таллий, 161. Тантал, 162. Титан, 168. Титан (холодный), 170. Углерод
(алмаз), 178. Углерод (графит), 182. Фосфор (красный), 188. Хром, 189. Церий, 193.
Ц инк, 194. Цирконий, 203. Эрбий, 204
Сплавы и смеси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Композит, 205. Метеорит (1), 206. Метеорит (2), 206. Пресс-материал АГ-4, 207.
Пьезокерамика ПКР-1(ЦТС-36), 208. Пьезокерамика ПКР-7М, 210. Пьезокерамика
ПКР-34, 211. Пьезокерамика ПКР-35, 212. Пьезокерамика ПКР-57, 213. Пьезокерамика
ПКР-58, 214. Пьезокерамика ПКР-61, 215. Пьезокерамика ЦТС-19, 216. Смесь алмаза с
фторлоном, 217. Смесь алмаза с ВК6, 218. Смесь алмаза с ВК20, 219. Смесь алюминия с
карбидом кремния, 220. Смесь бора аморфного с полипропиленом, 221. Смесь имитатор
И-1, 222. Смесь кварца с алюминием (1), 223. Смесь кварца с алюминием (2), 224. Смесь
кварца с алюминием (3), 225. Смесь кварца с вольфрамом, 226. Смесь кварцевого песка
с древесными опилками, 227. Смесь кварца (кварцита) с парафином, 228. Смесь кварцита
с фторопластом, 229. Смесь корунда с фторопластом, 230. Смесь меди с алмазом,
231. Смесь меди с алмазом, 232. Смесь меди с графитом, 234. Смесь меди с графитом,
235. Смесь мрамора (CaCO3) с парафином, 236. Смесь никеля с алюминием, 237. Смесь
окиси европия с полипропиленом, 238. Смесь окиси самария с полипропиленом, 239.
Смесь парафина с вольфрамом (1), 240. Смесь парафина с вольфрамом (2), 241. Смесь
полевого шпата с парафином, 242. Смесь поликристаллического бора с дифлоном (с
поликарбонатом), 243. Смесь СКН с Al2O3, 244. Смесь 4TiH1,85 с 3KClO4 и 5 %
фторопласта, 245. Смесь титана с алмазом, 246.
19
20
21
23
Стр.4
4
Содержание
Смесь кальцита с водой (влажный мел), 247. Сплав кобальта с никелем, 248. Сплав железа
с медью, 249. Сплав железа с никелем, 250. Сплав магния с литием, 251. Сплав
рения с молибденом, 252. Сплав никеля с медью, 253. Сплав титана с молибденом, 254.
Сплав титана с цирконием, 255. Сплав АМг6, 256. Сплав АМц, 257. Сплав ВНЖ-90, 258.
Сплав ВНЖ-95, 259. Сплав ВНМ-3-2, 260. Сплав Вуда, 261. Сплав Д-16, 262. Сплав НТ30Э,
263. Сплав НТ5Э, 264. Сталь 12Х18Н10Т, 265. Сталь 25ХГСА, 266. Сталь 30Х13, 267.
С таль 35, 268. Сталь 40Х, 269. Сталь 45, 270. Сталь ЭП543У-ИД, 271
Минералы и горные породы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
Алевролит, 272. Алюмоборосиликатное стекло, 273. Ангидрит, 275. Барит, 276. Барит
влажный, 278. Берилл, 279. Брусит, 280. Волластонит, 281. Габбро, 282. Геденбергит,
283. Гетит, 284. Гипс, 285. Глина, 286. Гранит, 287. Долерит, 288. Доломит, 289. Дунит-1,
290. Дунит-2, 291. Ильменит, 292. Кальцит, 293. Кварцевый песок влажный, 295.
Кремнезем (кварц и кварцит), 296. Кремнезем (коэсит), 313. Кремнезем (кристобалит),
316. Криолит, 317. Магнезит, 318. Магнетит, 319. Микроклин, 320. Мрамор, 321. Нефелин,
322. Оливинит (1), 323. Оливинит (2), 324. Оливиновый диабаз, 325. Оливиновый
диаллагит, 326. Периклаз, 327. Перовскит, 328. Пирит, 329. Пиролюзит, 330. Полевой
шпат, 332. Полевошпатовый перидотит, 333. Рудный оливинит, 334. Рутил, 335.
Селлаит, 338. Сиенит, 341. Сланец, 342. Сподумен, 344. Стекло, 345. Сфалерит, 346.
Топаз, 347. Тремолит-1, 348. Тремолит-2, 349. Фар-фор, 350. Флюорит, 351. Энстатитовая
горная порода, 352. Энстатитовое габбро, 353
Вода и насыщенные водные растворы солей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Вода, 354. Морская вода (Баренцево море), 359. Раствор йодида калия, 360. Раствор
бромида калия, 361. Раствор бромида цезия, 362. Раствор хлорида калия, 363. Раствор
йодида натрия, 364. Раствор йодида цезия, 365. Раствор сульфата цинка, 366. Раствор
тиосульфата натрия (1), 367. Раствор тиосульфата натрия (2), 368. Раствор
тиосульфата натрия (3), 369. Раствор хлорида натрия, 370. Раствор хлорида цинка (1),
3 71. Раствор хлорида цинка (2), 372
Галогениды металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Фторид бария,373. Бромид калия, 376. Хлорид калия, 377. Фторид лития, 379. Фторид
марганца, 380. Хлорид меди, 381. Йодид меди, 382. Йодид натрия, 383.
Хлорид натрия, 384. Йодид таллия, 389. Хлорид таллия, 390. Бромид цезия, 391.
Й одид цезия, 392
Гидриды и нитриды металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
Нитрид алюминия, 394. Нитрид бора (кубический), 396. Боронит, 397. Гидрид
ванадия, 398. Гидрид кальция, 399. Нитрид кремния, 400. Гидрид магния, 401. Гидрид
тантала, 402. Нитрид тантала, 403. Гидрид титана, 405. Нитрид титана, 407. Гидрид
ц иркония, 408. Нитрид циркония, 409
Карбиды и окислы металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Окись бериллия, 410. Карбид бора, 411. Карбид вольфрама, 416. Касситерит, 419.
КВПТ (керамика на основе Al2O3), 420. Корунд, 421. Карбид кремния, 422. Карбид ниобия,
423. Рубин, 425. Карбид тантала, 426. Карбид титана, 427. Углекислота, 428.
Х илумин (керамика на основе Al 2O3), 429. Карбид циркония, 430
Органические жидкости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
Акрилонитрил, 431. Амиловый спирт, 432. Ангидрид капроновой кислоты, 433. Ангидрид
масляной кислоты, 434. Анилин, 435. Ацетон, 436. Ацетон с тротилом, 437. Ацетонитрил,
438. Бензол, 439. Бромоформ, 440. Бутиловый спирт, 441. Гексадекан, 442. Гексан,
443. Н-Гексан, 444. Гексен-1, 445. Гексен-2, 446. Гексиловый спирт, 447. Гексин, 448.
Гептан, 449. Гептен, 450. Гептиловый спирт, 451. Декан, 452. Капроновая кислота, 453.
Карбогал, 454. Масляная кислота, 455. Муравьиная кислота, 456. Нитробензол, 457. Нониловый
спирт, 458. Октен, 459. Октиловый спирт, 460. Октин, 461. Стирол, 462. Тетрадекан,
463. Толуол, 464. Трибутилфосфат, 465. Тригидродекафторгептанол, 466. Тригидрооктафторпентанол,
467. Тригидротетрафторпропанол, 468. Тридекан, 469. Уксусная
кислота, 470. Хлорекс, 471. Циклогексан, 472. Циклогексанон, 473. Циклогексен, 474. Четыреххлористый
углерод, 475. Этиловый спирт, 476
410
373
Стр.5
Содержание
5
Твердые органические вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477
Акриламид, 477. Ангидрид миристиновой кислоты, 478. Винная кислота, 479. Глутаровая
кислота, 480. Капролон, 481. Малеиновая кислота, 483. Пальмитиновая кислота,
484. Парафин, 485. Полиакриламид, 487. Полиимидный пенопласт, 488. Поликарбонат,
491. Полиметилметакрилат, 492. Полипропилен, 497. Полистирол, 498. Политетрафторэтилен,
503. Полиэтилен, 506. Сосна (волокна вдоль распространения ударной волны),
508. Стильбен, 509. Тетракозан, 512. Фенилон, 513. Фталевая кисло-та, 515. Фталевый
ангидрид, 516. Циатим 221 (смазка), 517. Эпоксидный компаунд ЭК-10, 518. Эпоксидный
к омпаунд ЭК-34, 519. Янтарная кислота, 520. Янтарный ангидрид, 521
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522
Стр.6
Список литературы
529
112. Воскобойников И. М., Долгобородов А. Ю. Скорости звука и температуры
на изэнтропах ударно-сжатых CCl4 и CHBr3 // Детонация. Материалы 9-го Всесоюзного
симпозиума по горению и взрыву. Черноголовка. 1989. С. 91–94.
113. Воскобойников И. М., Гогуля М. Ф. Температура ударного сжатия некоторых
углеводородов // Химическая физика. 1982. N 3. С. 423–427.
114. Якушев В. В., Дрёмин А. Н., Набатов С. С., Шунин В. М. Физические свойства
и превращение нитробензола при динамических давлениях // Физика горения и
взрыва. 1979. N 2. С. 132–136.
115. Якушева О. Б., Якушев В. В., Дремин А. Н. Связь потери прозрачности углеродсодержащих
соединений при высоких динамических давлениях с аномалиями
на кривых ударной сжимаемости // Журнал физической химии. 1977. Т. 51. Вып. 7.
С. 1657–1661.
116. Трунин Р. Ф., Жерноклетов М. В., Дорохин В. В., Сычевская Н. В. Сжатие
твердых органических кислот и ангидридов в ударных волнах // Химическая физика.
1992. Т. 11, N 4. С. 557–562.
проводность и скорость звука за фронтом ударной волны в капролоне // ПМТФ. 1977.
N
С. 122–126.
118. Альтшулер Л. В., Шарипджанов И. И. Аддитивные уравнения состояния силикатов
при высоких давлениях // Физика Земли. 1971. N 3. С. 11–28.
119. Бушман А. В., Жерноклетов М. В., Ломоносов И. В., Сутулов Ю. Н., Фортов
В. Е., Хищенко К. В. Ударная сжимаемость и уравнение состояния полиимида //
Письма в ЖЭТФ. 1993. Т. 58. Вып. 8. С. 640–644.
120. Бушман А. В., Жерноклетов М. В., Ломоносов И. В., Сутулов Ю. Н., Фортов
В. Е., Хищенко К. В. Исследование плексигласа и тефлона в волнах повторного
ударного сжатия и изэнтропической разгрузки. Уравнение состояния полимеров при
высоких плотностях энергии // Докл. АН. 1993. T. 329, N 5. C. 581–584.
121. Зельдович Я. Б., Кормер С. Б., Синицын М. В., Куряпин А. И. Температура и
теплоемкость плексигласа, сжатого ударной волной // Докл. АН СССР. 1958. Т. 122.
Вып. 1. С. 48–50.
122. Дудоладов И. П., Ракитин В. И., Сутулов Ю. Н., Телегин Г. С. Ударная сжимаемость
полистирола с различной начальной плотностью // ПМТФ. 1969. N 4.
С. 148–151.
123. Бушман А. В., Жерноклетов М. В., Ломоносов И. В., Сутулов Ю. Н., Фортов
В. Е., Хищенко К. В. Экспериментальное исследование фенилона и полистирола в
условиях ударного нагружения и изэнтропического расширения. Уравнение состояния
пластиков при высоких плотностях энергии // ЖЭТФ. 1996. Т. 109. Вып. 5.
С. 1662–1670.
124. Калашников Н. Г., Кулешова Л. В., Павловский М. Н. Ударное сжатие политетрафторэтилена
до давлений 1,7 Мбар // ПМТФ. 1972. N 4. С. 187–191.
125. Зубарев В. Н., Панов Н. В., Телегин Г. С. О ширине стационарной зоны в
детонационных волнах // Физика горения и взрыва. 1970. N 1. С. 107–112.
117. Кулешова Л. В., Павловский М. Н. Динамическая сжимаемость, электро5.
Стр.530
530
Список литературы
126. Хищенко К. В., Жерноклетов М. В., Ломоносов И. В., Сутулов Ю. Н. Ударная
сжимаемость и уравнение состояния стильбена // Химическая физика. 1998. Т. 17, N
2.
С. 29–32.
127. Boriskov G. V., Bykov A. I., Ilkaev R. I., Selemir V. D., Simakov G. V., Trunin
R. F., Urlin V. D., Shuikin A. N., Nellis W. J. Shock compression of liquid deuterium up to
109 GPa // Physical Review B 71, 092104 (2005).
128. Дулин И. Н., Зубарев В. Н., Шуйкин А. Н., Ямпольский П. А. О динамических
адиабатах органических веществ // Журнал физической химии. 1973. Т. XLVII, N 4.
C. 838–841.
129. Герман В. Н., Подурец А. М. Ударная сжимаемость фтористого марганца //
Физика Земли. 1982. N 8. С. 51–54.
130. Гударенко Л. Ф., Жерноклетов М. В., Киршанов С. И., Ковалёв А. Е., Куделькин
В. Г., Лебедева Т. С., Ломайкин А. И., Мочалов М. А., Симаков Г. В., Шуйкин А.
Н., Воскобойников И. М. Экспериментальные исследования свойств ударно-сжатого
карбогала. Уравнение состояния карбогала и оргстекла // Физика горения и взрыва.
2004. Т. 40, N 3. С. 104–116.
131. Трунин Р. Ф., Борисков Г. В., Белов С. И., Быков А. И., Илькаев Р. И., Симаков
Г. В., Урлин В. Д., Шуйкин А. Н. Ударно-волновое сжатие водорода до давлений
65 ГПа // Письма в ЖЭТФ. 2005. Т. 82, N 5. С. 317–319.
132. Трунин Р. Ф., Симаков Г. В., Панов Н. В. Ударное сжатие пористого алюминия
и никеля при мегабарных давлениях // ТВТ. 2001. Т. 39, N 3. С. 430–436.
133. Воропинов А. И., Илькаева Л. А., Подурец М. А., Симаков Г. В., Трунин Р. Ф.
Ударные адиабаты пористых алюминия, титана, меди и вольфрама и адиабаты Пуассона
пористых меди и вольфрама в области неполного закрытия пор. Термодинамическая
модель и эксперимент // ВАНТ. Сер. Теоретическая и прикладная физика.
2005. Вып. 1–2. С. 45–50.
134. Хищенко К. В., Жерноклетов М. В., Ломоносов И. В., Сутулов Ю. Н. Динамическая
сжимаемость, адиабаты разгрузки и уравнение состояния стильбена при
высоких плотностях энергии // ЖТФ. 2005. Т. 75. Вып. 2. С. 57–61.
135. Воскобойников И. М., Гогуля М. Ф. Описание состояния вещества за фронтом
ударной волны // Физика горения и взрыва. 1978. Т. 14, N 3. С. 105–110.
136. Алексеев Ю. Л., Ратников В. П., Рыбаков А. П. Ударные адиабаты пористых
металлов // ПМТФ. 1971. N 2. С. 101–105.
Стр.531
Экспериментальные данные по ударно-волновому сжатию
и адиабатическому расширению конденсированных веществ
Трунин Рюрик Федорович
Гударенко Леонид Феодосиевич
Жерноклетов Михаил Васильевич
Симаков Геннадий Владимирович
Научное издание
2-е, переработанное и дополненное
Редактор Тагирова В. М.
Компьютерная подготовка оригинала-макета Лештаева Н. А.
_____________________________________________________
Подписано в печать 31.10.2006
Формат 70108/16
Печать офсетная. Усл. печ. л. 44. Уч.-изд. л. 35.
Тираж 300 экз. Зак. тип. 443-2006.
_____________________________________________________
Отпечатано в Издательско-полиграфическом комплексе
ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"
607188, г. Саров Нижегородской обл.
Стр.532