压力高达27GPa下天然奥长石的XRD分析（英文）

在室温高达27GPa压力下对天然奥长石(Na_(0.86)K_(0.02)Ca_(0.12)Mg_(0.01)(Fe_(0.01)Al_(1.12)Si_(2.87)O_8))粉晶进行了原位同步辐射X光衍射(XRD)测量,获得了样品的状态方程。实验数据表明随着压力增大奥长石样品在大约3.5GPa发生了三斜向单斜的相变(P1→C2)和在大约10.0GPa发生了单斜对称相变(C2→C2/m)。样品三个相的体模量计算值分别为K_0=73.8GPa(K′=10.98),K_((C2))=124GPa(K′=1.05)和K_((C2/m))=272GPa(K′=0.625)。样品的元素组成影响其T—O—T键角的刚度、M—O键的强度和Si—O—Al键角的弯曲,从而导致奥长石样品在高压行为的特殊变化。三斜相的奥长石晶胞压缩性具明显的各向异性。实验结果表明在冷俯冲带奥长石可能是碱金属和碱土金属深循环的载体。     

Pressure-induced phase transition of B-type Y_2O_3

The synthesized monoclinic(B-type) phase of Y_2O_3 has been investigated by in situ angle-dispersive x-ray diffraction in a diamond anvil cell up to 44 GPa at room temperature. A phase transition occurs from monoclinic(B-type) to hexagonal(A-type) phase at 23.5 GPa and these two phases coexist even at the highest pressure. Parameters of isothermal equation of state are V_0= 69.0(1) ~3, K_0= 159(3) GPa, K_0= 4(fixed) for the B-type phase and V_0= 67.8(2) ~3, K_0= 156(3) GPa,K'_0= 4(fixed) for the A-type phase. The structural anisotropy increases with increasing pressure for both phases.     

压力作用下Mg_2X(X=Si,Ge)相热力学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了压力作用下Mg_2Si和Mg_2Ge的结构、弹性和热力学性质。计算结果表明:0GPa压力作用下两者的晶格参数与实验值以及其他理论值吻合较好,且相对晶格常数a/a_0和晶胞体积V/V_0均随压力的增大而减小;在0~25GPa压力作用下,Mg_2Si和Mg_2Ge相体模量B、剪切模量G、杨氏模量E均随压力的增大而增大,材料的刚度和塑性均增强,当压力达到15GPa时,材料由脆性转变为延性。最后借助准谐德拜模型和Gibbs软件,研究了温度与压力对Mg_2Si和Mg_2Ge的德拜温度、体模量、热容和热膨胀系数的影响。     

天然橄榄石单晶的压缩性北大核心CSCD

采用金刚石对顶砧高压装置和同步辐射X射线衍射技术,在常温下对两种天然橄榄石单晶(含铁的铁镁橄榄石(Mg_(1.83)Fe_(0.17))SiO_4和不含铁的纯镁橄榄石Mg_2SiO_4)进行了高压结构行为研究。实验结果表明,两种天然橄榄石单晶在最高压力为9.9GPa的条件下没有发生相变。采用二阶Birch-Murnaghan状态方程描述压力-晶胞体积(p-V)关系,获得了铁镁橄榄石和纯镁橄榄石在零压下的晶胞体积(0.292 9(3)、0.289 9(1)nm^3)和体积模量(140(3)、151(2)GPa)。两种镁橄榄石呈高度各向异性,轴压缩性表现为:b轴的压缩率最大,c轴次之,a轴的压缩率最小。随着铁组分的加入,橄榄石的体波速减小,两种橄榄石的体波速相差5.2%,该结果对于研究上地幔的物质构成和弹性波速具有一定的意义。     

高压下新型双“A”层MAX相V_2Ga_2C的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论的第一性原理,研究了压强对双"A"层MAX相V_2Ga_2C晶体结构、弹性和电子性质的影响,并利用玻恩稳定准则预测了V_2Ga_2C力学稳定状态下的压强范围。计算结果表明:在0～70GPa下,V_2Ga_2C的晶体结构处于力学稳定状态;随着压强的增大,V_2Ga_2C的晶格常数和体积均有不同程度的缩小,a轴随压强的增大收缩得最快,晶胞体积收缩了24%左右;随着压强的增加,V_2Ga_2C材料的维氏硬度从0 GPa压强下的18.23 GPa减小为70 GPa压强下的2.30 GPa,在20.15 GPa时从脆性材料转变为韧性材料;V_2Ga_2C的态密度和能带结构等电子性质随压强的变化较小,即压强对V_2Ga_2C的电子性质影响不大。     

Structural phase transition,strength,and texture in vanadium at high pressure under nonhydrostatic compression

The structural phase transition, strength, and texture of vanadium have been studied under nonhydrostatic compression up to 70 GPa using an angle-dispersive radial x-ray diffraction technique in a 2-fold paranomic diamond anvil cell and up to 38 GPa using an angle-dispersive x-ray diffraction technique in a modified Mao–Bell diamond anvil cell at room temperature. We have confirmed a phase transition from body-centered cubic structure to rhombohedral structure at 27–32 GPa under nonhydrostatic compression. The radial x-ray diffraction data yields a bulk modulus K_0= 141(5) GPa and its pressure derivative K_0′= 5.4(7) for the bcc phase and K_0= 154(13) GPa with K_0′= 3.8(3) for the rhombohedral phase at ψ = 54.7°. The nonhydrostatic x-ray diffraction data of both bcc and rhombohedral phases yields a bulk modulus K_0= 188(5) GPa with K_0′= 2.1(3). Combined with the independent constraints on the high-pressure shear modulus, it is found that the vanadium sample can support a differential stress of ～1.6 GPa when it starts to yield with plastic deformation at ～36 GPa. A maximum differential stress as high as ～ 1.7 GPa can be supported by vanadium at the pressure of ～ 47 GPa.In addition, we have investigated the texture up to 70 GPa using the software package MAUD. It is convinced that the bodycentered cubic to rhombohedral phase transition and plastic deformation due to stress under high pressures are responsible for the development of texture.     

辉石结构与相变的第一性原理研究

利用第一性原理方法研究了Mg端员辉石(MgSiO3)低压相(Pbca、P2_1/c)和高压相(C2/c、P2_1ca)在不同压力下(0~30GPa)的结构。首先计算得到了不同压力下各相的晶胞体积,并由状态方程拟合得到了体积模量,结果显示在零温零压条件下Pbca和P2_1/c(低压单斜相)的体积模量相近,C2/c的体积模量最大(比Pbca的大3%),而P2_1ca作为高压相其体积模量却比Pbca小很多。其次分析了Mg端员辉石3个轴向的压缩性,发现C2/c相的c轴比a轴难压缩,与前人研究的透辉石(MgCaSi2O6)的表现相反。P2_1/c、C2/c、P2_1ca的链角随着压力的增大而减小;Pbca其中一种链角的变化趋势和其他3个相一样,而另一种链角先随着压力的增大而减小,在达到7GPa后开始增大,可能表示相的不稳定或开始相变。最后通过研究不同相之间的焓值差,讨论了Mg端员辉石在低温高压下可能存在的相变情况。     

Quantitative determination of anti-structured defects applied to alloys of a wide chemical range

Anti-structured defects bridge atom migration among heterogeneous sublattices facilitating diffusion but could also result in the collapse of ordered structure.Component distribution Ni_(75)Al_xV_(25-x) alloys are investigated using a microscopic phase field model to illuminate relations between anti-structured defects and composition,precipitate order,precipitate type,and phase stability.The Ni_(75)Al_xV_(25-x) alloys undergo single Ni_3V(stage Ⅰ),dual Ni_3Al and Ni_3V(stage Ⅱ with Ni_3V prior;and stage Ⅲ with Ni_3Al prior),and single Ni_3Al(stage Ⅳ) with enhanced aluminum level.For Ni_3V phase,anti-structured defects(V_(Ni1),Niy,except V_(Ni2)) and substitution defects(Al_(Ni1),Al_(Ni2),Al_v) exhibit a positive correlation to aluminum in stage I,the positive trend becomes to negative correlation or smooth during stage Ⅱ.For Ni_3 Al phase,anti-structured defects(Al_(Ni),Ni_(Al)) and substitution defects(V_(Ni),V_(Al)) have a positive correlation to aluminum in stage Ⅱ,but Ni_(Al) goes down since stage Ⅲ and lasts to stage Ⅳ.V_(Ni) and V_(Al) fluctuate when Ni_3Al precipitates prior,but go down drastically in stageⅣ.Precipitate type conversion of single Ni_3V/dual(Ni_3V+Ni_3Al) affects Ni_3V defects,while dual(Ni_3V+Ni_3Al)/single Ni_3 Al has little effect on Ni_3Al defects.Precipitate order swap occurred in the dual phase region affects on Ni_3Al defects but not on Ni_3V.     

天然橄榄石单晶的压缩性

采用金刚石对顶砧高压装置和同步辐射X射线衍射技术,在常温下对两种天然橄榄石单晶(含铁的铁镁橄榄石(Mg_(1.83)Fe_(0.17))SiO_4和不含铁的纯镁橄榄石Mg_2SiO_4)进行了高压结构行为研究。实验结果表明,两种天然橄榄石单晶在最高压力为9.9GPa的条件下没有发生相变。采用二阶Birch-Murnaghan状态方程描述压力-晶胞体积(p-V)关系,获得了铁镁橄榄石和纯镁橄榄石在零压下的晶胞体积(0.292 9(3)、0.289 9(1)nm~3)和体积模量(140(3)、151(2)GPa)。两种镁橄榄石呈高度各向异性,轴压缩性表现为:b轴的压缩率最大,c轴次之,a轴的压缩率最小。随着铁组分的加入,橄榄石的体波速减小,两种橄榄石的体波速相差5.2%,该结果对于研究上地幔的物质构成和弹性波速具有一定的意义。     

~(39)K_2分子C~1Ⅱ_u-X~1∑_9~+(J′=105)Q支激光诱导荧光光谱及电偶极跃迁矩变化率研究

用4415.6(?)CW激光线获得了~(39)K_2分子C~1II_u(v′=0,J′=105)-X~1∑_g~+(v″=1～10,J″=105)Q支激光诱导荧光(LIF)光谱.用最小二乘法拟合出了~(39)K_2分子X~1∑_g~+态振动常数和C~1II_u态电子谱项值T_e.光谱分析表明C~1II_u态T_e=22968cm~(-1)是合适的.用~(39)K_2分子Morse势计算了(V′=0,J′=105)-(v″=1～10,J″=105)跃迁的Franck-Condon因子和跃迁强度,强度计算值和激光诱导荧光光谱测量值之间有令人满意的符合,进一步的r重心近似分析给出了~(39)K_2分子C~1II_u→X~1∑_g~+电偶极跃迁矩R_(?)随核间距r的归一化变化率为-0.157～-0.168 debye/(?)(4.22(?)相似文献   

Pt_nNi_m(n+m=6,n、m≠0)团簇结构与性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法在Lanl2dz基组水平上对Pt_nNi_m(n+m=6,n、m≠0)团簇的各种可能构型进行了几何结构优化,得出了它们的基态构型,并对其能量、热力学性质、核独立化学位移、光谱和极化率进行了理论研究.研究结果表明,PtNi_5、Pt_2Ni_4和Pt_3Ni_3团簇的基态结构都为四角双锥结构,Pt_4Ni_2和Pt_5Ni团簇的基态结构分别是戴帽三角双锥和三角锥戴四边形结构;Pt_nNi_m团簇的生成焓都为负值,表明团簇在热力学上是稳定的;由核独立化学位移值可得,PtNi_5团簇具有反芳香性,Pt_2Ni_4和Pt_5Ni团簇具有芳香性;从光谱分析来看,Pt_3Ni_3团簇的IR较强吸收峰的个数最多,PtNi_5团簇IR和Raman、Pt_2Ni_4团簇的IR、Pt_3Ni_3和Pt_4Ni_2团簇的Raman只有一个强吸收峰值,Pt_5Ni团簇的峰值只出现在频率较大的位置,频率小的位置几乎为零.     

高压下Py-FeO2、Py-FeOOH和ε-FeOOH晶体结构与弹性特征的第一性原理研究

Py-FeO₂、Py-FeOOH和ε-FeOOH是地幔及核幔边界的重要成分,其在高温高压下的物性演化特征对了解地幔物质组成和结构及动力学过程有重要意义,为此利用第一性原理方法计算了0~350 GPa条件下Py-FeO₂和Py-FeOOH以及0~170 GPa条件下ε-FeOOH的晶体结构与弹性性质。Py-FeO₂和Py-FeOOH的晶格常数随压强的增加呈逐渐减小趋势,而ε-FeOOH的晶格常数随压强增加而减小,其中c轴更容易被压缩。Py-FeO₂、Py-FeOOH和ε-FeOOH的晶胞密度随压强增加而增大,按照密度由大到小依次为Py-FeO₂、Py-FeOOH、ε-FeOOH。3相的体积模量随压强的增加线性增加,Py-FeO₂和Py-FeOOH的剪切模量随压强的增加线性增加。对比体积模量可知,Py-FeO₂的体积模量最高,Py-FeOOH和ε-FeOOH的体积模量在高压下几乎一致;而Py-FeO₂的剪切模量最大,ε-FeOOH的剪切模量最小。Py-FeO₂、Py-FeOOH和ε-FeOOH的压缩波速随压强的增加而增加,Py-FeO₂的剪切波速随压强的增加而增加。Py-FeOOH的剪切波速在0~2000 km深度范围内随深度增加而减小,在2000~6000 km深度范围内变化较小(在5.8~6.0 km/s之间);ε-FeOOH的剪切波速在33 GPa(约900 km深度)发生突变。3相中ε-FeOOH的波速最低,而Py-FeO₂的波速最高。综合计算结果表明,Py-FeO₂和Py-FeOOH具有高密度、低波速的特点,与地幔超低速区的性质一致。Py-FeO₂和Py-FeOOH在形成之后可能富集下沉到核幔边界,成为超低速区的来源。ε-FeOOH在超过33 GPa压强条件下发生的氢键对称化给ε-FeOOH的结构带来显著变化,同时氢键对称化会影响原子间相互作用,进而影响ε-FeOOH的弹性性质以及地震波速。     

第一性原理研究Ni_3Al_(1-x)V_x(x=0-0.4)的力学和热力学性质

采用第一性原理方法研究了Ni_3Al_(1-x)V_x(x=0-0.4)的力学性质,发现当V含量为0.1时,Ni_3Al_(1-x)V_x的块体模量、剪切模量、杨氏模量和硬度都出现极大值,因此V掺杂对于Ni_3Al力学性能的提升具有重要作用.另外,还研究了不同压强下Ni_3Al_(0.9)V_(0.1)的吉布斯自由能、焓、熵、热容等热力学性质随温度的变化关系,结果表明:在高温高压条件下,Ni_3Al_(0.9)V_(0.1)的吉布斯自由能、焓、熵、定压热容都出现明显变化.通过计算Ni_3Al_(0.9)V_(0.1)的体膨胀系数,发现压强对于Ni_3Al_(0.9)V_(0.1)的体膨胀效应具有明显的抑制作用.     

6H型六方钙钛矿相BaGeO3的高温高压合成

利用金刚石对顶砧高压装置,结合显微激光双面加热技术,对BaGeO_3开展了高温高压实验研究。常温常压下赝硅灰石相的BaGeO_3于12 GPa左右开始非晶化。进一步加压到22 GPa并对已完全非晶化的BaGeO_3样品进行(1 800±200) K的高温处理,拉曼光谱显示其转变成一种未见报道的高压新相。在0～17.4 GPa压力范围对BaGeO_3高压新相开展同步辐射X射线衍射测试,其衍射谱可以用6H型六方钙钛矿相进行指标化,并且卸压到常压时仍保持稳定。以6H型钙钛矿相为结构模型,分别对17.4 GPa和常压下的X射线衍射谱进行Rietveld结构精修,获得其结构参数。应用二阶Birch-Murnaghan状态方程拟合实验体积-压力数据,得到其体弹模量K0=150(2) GPa和零压晶胞体积V0=373.0(3)?3。在实验研究的基础上,对6H型钙钛矿相BaGeO_3进行第一性原理理论计算,所得不同压力下的晶格常数和体积数据与实验结果符合得很好,状态方程参数K0=153(1) GPa,V0=374.2(1)?3。20.0 GPa时计算的拉曼光谱也很好地描述了拉曼实验测量结果。研究结果补充了赝硅灰石相BaGeO_3在更高温压条件下的结构相转变。6H型钙钛矿相BaGeO_3的获得为进一步表征该相的物理化学性质奠定了基础,为开发高性能钙钛矿结构锗酸盐材料提供了可能性,同时对于理解硅酸盐钙钛矿结构的相变规律及稳定性、地球下地幔物理化学性质及其变化等具有重要的指示意义。     

BeO的高压能量色散X射线衍射研究

在北京同步辐射高压站进行了BeO高压原位能量色散X射线衍射实验. 在从常压下加压至42GPa的过程中,BeO保持常压的六方纤锌矿结构(Wurtzite),没有发生相变,晶胞体积随着压力增加单调减小.用Murnaghan方程拟合出BeO在0.6—42.0GPa范围内的P-V状态方程,得到体弹模量K₀=276GPa.     

Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金沉淀过程微扩散相场法模拟

纳米级L1_2结构的γ′有序相形态、析出过程和原子排布等对镍基中熵合金强化具有重要作用.本文采用微扩散相场动力学模型探究Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金沉淀过程微观机理,以原子占据晶格位置的几率为场变量描述微结构变化,结合反演算法,通过分析γ′相和θ相原子图像演化,序参数变化,体积分数变化等,探讨了γ′(Ni3Al)和θ(DO_(22))有序相的沉淀机制.研究结果表明:Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金无序相有序化动力学过程中,L1_0相和DO_(22)相同时析出, L1_0相逐渐转变为L1_2-γ′相,而传统Ni_(75)Al_(7.5)V_(17.5)合金沉淀序列是先析出L1_0相,L1_0转变为L1_2相后, DO_(22)相在L1_2相的反相畴界处析出. L1_0向L1_2转变时,面心立方晶格a位被Ni原子占据, b位被Al原子和V共同占据.原子等成分有序化形成DO_(22)结构q单相有序畴,随后失稳分解; L1_0结构非经典形核,逐渐转化为L1_2-γ′相并失稳分解. Ni-Al第一近邻原子间相互作用势随温度线性升高,随长程序参数增加逐渐增加; Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金孕育期随温度升高而时间变长.本文研究适用于Ni-Al-V中熵合金设计.     

(Fe0.03Ni0.97)8(Si0.79P0.21)3的等温状态方程研究

 采用固态高温烧结反应方法,成功合成出了陨硅镍铁石样品(Fe_0.03Ni_0.97)₈(Si_0.79P_0.21)₃。X射线衍射结果表明,合成样品的结构为R3'c,对应的晶胞参数为a=b=0.663 8(1) nm,c=3.789 2(2) nm,V=1.446 15(6) nm³。在室温下,对样品进行原位高压X射线衍射研究,实验最高压力达到21.3 GPa,随着压力的升高,晶胞体积逐渐减小,但并没有观察到结构相变。利用Birch-Murnaghan状态方程对体积与压力的关系进行拟合,获得常温常压下的体积V₀=1.441 4(24) nm³,体积模量K₀=220(7) GPa。晶轴与压力的关系利用Murnaghan状态方程拟合,获得a轴和c轴的模量分别为K_a=257(9)和K_c=165(4),c轴较a轴容易压缩。     

高压下单晶LiF的光学及热力学性质的密度泛函理论研究

采用平面波赝势密度泛函方法,对单晶氟化锂(LiF)在0~500 GPa静水压下的光学性质进行了理论研究,并利用Vinet状态方程和准简谐Debye模型得到了其热力学性质.理论计算结果表明单晶氟化锂(LiF)在0~500 GPa静水压范围内具有良好的透明性,吸收波段随压强的增加而出现了蓝移.计算所得晶格常数、体积模量及其对压强的一阶导数与实验值相符合.     

V_2Ga_5的晶体结构

本文利用单晶与粉末衍射方法测定了V_2Ga_5的晶体结构。V_2Ga_5属四方晶系,其单相区约为VGa_2—V_2Ga_5。在18℃的点阵常数是a=8.9540,c=2.6892,每个晶胞含有二个化合式量,空间羣为D_(4h)~5—P4/mbm。V原子与Ga原子分别占据在4(h)与8(i),2(d)的等效位置上。参数为:x_h=0.180与x_i=0.070,y_i=0.210。     

压力高达27 GPa下天然奥长石的XRD分析

在室温高达27 GPa压力下对天然奥长石(Na_0.86K_0.02Ca_0.12Mg_0.01(Fe_0.01Al_1.12Si_2.87O₈))粉晶进行了原位同步辐射X光衍射(XRD)测量,获得了样品的状态方程。实验数据表明随着压力增大奥长石样品在大约3.5 GPa发生了三斜向单斜的相变(P1→C2)和在大约10.0 GPa发生了单斜对称相变(C2→C2/m)。样品三个相的体模量计算值分别为K₀=73.8 GPa (K′=10.98), K_(C2)=124 GPa (K′=1.05) 和K_(C2/m)=272 GPa (K′=0.625)。样品的元素组成影响其T-O-T 键角的刚度、M-O键的强度和Si-O-Al键角的弯曲,从而导致奥长石样品在高压行为的特殊变化。三斜相的奥长石晶胞压缩性具明显的各向异性。实验结果表明在冷俯冲带奥长石可能是碱金属和碱土金属深循环的载体。