外地核高温高压环境下的物质组成和性质研究对地磁场形成机理等地学课题具有重要意义。但现有研究仍然存在分歧和局限性,主要表现在:1.外地核的物质组分及其含量尚不能达成统一的认识;2.现有预加热冲击试验技术样品预加热温度低于1000 K、难以实现冲击温度和压力对地核环境温度、压力区间的全覆盖。针对这些问题,本文基于第一性原理的晶格动力学方法,对地核环境下不同组成铁硅合金的性质开展研究,并开展了相关的预加热冲击试验技术探索,具体研究方法和取得的进展包括:1.基于第一性原理的晶格动力学方法,对铁硅合金的热力学性质、弹性性质及状态方程等进行了系统的研究,得到了不同硅含量的铁硅合金在高温高压下的热力学参数和弹性常数,并预测了高温高压环境下铁硅合金的弹性性质。基于上述计算所得到的弹性常数,本文通过Hill平均近似获取到了铁硅合金的体弹模量K、剪切模量G以及声速随压强和温度的变化关系。2.针对预加热冲击加载技术所存在样品预加热温度低于1000 K使得冲击温度和压力难以完全覆盖地核温度、压力区间的问题,本文针对电磁感应加热、样品精准支撑等技术进行了相关探索。在电磁感应加热方面,通过有限元模拟方法确定了电磁感应线圈的参数及布置方案,使得样品能够快速升高至设定温度(大于1000 K);在样品的精确支撑方面,针对高温这一影响因素,我们设计了以陶瓷为基础的样品精确支撑装置,该装置能够在1900 K内长时间满足预加热冲击加载试验要求。3.采用搭建完成的样品预加热系统对钼、铁进行了多发预加热冲击加载试验,其中钼最高初始温度达到1827 K,并获取到有效测试信号;在铁的预加热冲击试验中,初始温度达到965 K,且获取到有效测试信号。基于上述研究进展,对地核环境下硅含量对组成物质性质的影响获得了新的认识,而预加热冲击试验技术的突破为地核环境下其物质组成和性质问题的深入实验研究打下基础。