极端压缩条件下的相变是冲击波物理领域中的一个备受关注的前沿问题。在高压、高温、高应变作用下,物质结构或相态变化会引起其力、热、声、电等一系列物理及化学性质的改变,因此冲击相变研究在凝聚态物理、材料科学、地球与行星科学以及能源与武器工程等诸多领域中占据重要地位。铁作为人类工业生产中最重要、应用最广泛的元素以及地球内核的主要成分,其冲击相变特性研究一直是国际上众多研究学者关注的热点。自1955年首次发现铁的冲击相变并由此开创冲击相变研究领域以来,研究学者对于影响铁冲击相变特性及动力学行为的诸多因素,如加载率效应、晶向效应、剪切效应等开展了广泛的实验和理论研究。然而由于实验加载技术和方法的限制,这些工作集中于冲击加载过程铁α→ε相变研究,对于冲击加载-卸载后的ε→α相变逆过程的认识基本空缺,涉及复杂加载-卸载-再加载过程的路径相关性研究更是未见报道。上述基础物理认识的不足使得现有材料模型在相关工程设计与应用中的准确性存在较大的未知,无法有效提升理论框架的预测能力。对此,为了深入理解铁的冲击加载-卸载逆相变与再加载相变特性、系统认识在工程应用典型复杂加载路径的外推可靠性,本文创新提出和发展了一种基于“三明治飞片”（即高阻抗飞片/低阻抗缓冲泡沫层/铁样品）反碰方式实现冲击加载-卸载-再加载路径的精密实验设计技术,并结合“多台阶”缓冲泡沫层的巧妙布局,在单发实验中建立不同母相与新相占比的调控方法。以此为基础,利用激光干涉测速技术和冲击软回收技术,首次获取铁在多次冲击加载-卸载路径下α（?）ε相变波剖面,确定了逆相变的起始阈值和完成压力范围;发现与一次冲击相变不同,再加载相变过程存在更短的渡越时间,结合回收试样微观结构分析指出一次冲击加载-卸载作用后晶界、孪晶的大量增加可能是影响再加载相变动力学特性的主要因素。具体结论如下:（1）利用氢氧气体炮加载平台,联合反向碰撞实验技术和DPS激光位移干涉测速技术,对Fe的加载-卸载-再加载界面速度历史进行了测量。结果表明,卸载段呈现明显的三波结构:弹性卸载、塑性卸载及卸载逆相变;逆相变阈值压力为11.3±0.5GPa,逆相变完成压力在9.0～9.6GPa;再加载相变压力随卸载时长增长而降低。（2）为对再加载段进行更清晰解读,利用Boettger-Wallace唯象相变动力学模型进行计算,并与实验结果进行比较。研究发现,再加载相变阶段,使用较一次相变更小的相变特征时间计算结果与实验结果符合更好,这意味着再加载相转变速率较一次相变更快。得到再加载相变压力范围在11±1GPa,比一次相变压力低约2GPa,且随卸载时长增加及ε相残余的减少,相变压力变得更低。推断是由于晶界、孪晶等在一次卸载后大量增加,使二次相变更容易及更快发生。该推论也由本工作的冲击回收样品表征实验证实。（3）本文通过冲击波剖面测量结合相变动力学模型计算结果,对Fe的逆相变特征,逆相变阈值压力及逆相变完成压力首次获得了根据速度剖面信息的原位反演结果;获得了再加载相变的起始压力,以及相变动力学特性,给出了推论,并由冲击回收表征分析验证;本文的研究方法和思路可应用于更广泛材料的相关研究。