4.0 GPa压力下纯橄岩弹性纵波速度和衰减的实验研究

 应用超声波透射法和超声波频谱振幅比法、在4.0 GPa压力条件下、测量了弹性纵波通过纯橄岩的波速（v_P）和品质因子值（Q_P，用于表征衰减）随压力的变化，并分析了纯橄岩内部结构的变化对波速和衰减的影响。在实验压力范围内（≤4.0 GPa），随压力升高，纯橄岩的纵波速度逐渐增大：从7.6 km/s（0.4 GPa）逐渐增大至8.5 km/s（4.0 GPa），升高了11.8%，低压时的增大幅度大于高压时的增大幅度。纯橄岩的品质因子值呈两段式线性变化：从低压区间到高压区间品质因子值的增大幅度明显变小（0.4~2.4 GPa压力范围内Q_P增大了358.5%，2.4~4.0 GPa压力范围内Q_P仅升高了7.6%）。纯橄岩的品质因子从54（0.4 GPa）升高至266.4（4.0 GPa），增大幅度达393.3%。在相对低压（0.4~2.4 GPa）条件下，纵波通过纯橄岩的速度增大、衰减降低主要是由于样品内的孔隙和微裂纹大量闭合，岩石密度增大，纵波在通过样品内孔隙和裂缝时损失的机械能降低，因此纵波通过纯橄岩的能量增大（即衰减降低），波速升高；当围压较高（2.4~4.0 GPa）时，纯橄岩内大部分裂纹已经闭合，而且矿物颗粒边界接触紧密。岩石内部的裂纹和颗粒之间由于摩擦滑动而损失的能量也变少，所以在高压时纯橄岩的波速和衰减的变化幅度变缓，但波速仍呈线性增大，而品质因子值（衰减）随压力升高几乎趋于不变。     

六面顶压机高温高压弹性波速测量装置样品室温度梯度的校正

 大腔体六面顶压机波速测量装置的样品室内存在着较大的温度梯度。根据实验观测的样品室内的温度分布数据和在一定温度条件下波速随温度升高呈线性变化的特征，运用理论分析和计算相结合的方法对样品的弹性波速进行了校正。以斜长角闪岩为例，对其实验测量的纵波速度（v_P）进行了校正，并与原来的数据作了对比：波速校正量绝对值随着温度的升高逐渐增大；在2.0 GPa、530 ℃时，样品X和样品Y校正后的v_P比未校正的v_P分别减小了0.270 km/s（3.3%）和0.118 km/s（1.5%）。这种方法明显地提高了波速测量结果的精度，有助于更准确地进行地球物理资料的解释。     

2.0 GPa、室温至1 200 ℃条件下斜长角闪岩的纵波速度及其衰减

 利用YJ-3000 t 压力机，在2.0 GPa、室温至1 200 ℃条件下，测量了新疆库地地区斜长角闪岩的纵波速度（v_p）和力学品质因子（Q值）。实验结果表明：斜长角闪岩的v_p和Q值随温度的升高而降低，在升温的初始阶段，v_p和Q值随温度下降的幅度较小，随着温度的升高其下降的幅度逐渐增大；由于斜长角闪岩的各向异性，导致了在3个方向上v_p随温度而下降的幅度显著增大时的温度不同，其中x和y方向为812 ℃，z方向为673 ℃。而在各方向上的Q值随温度下降的幅度显著增大时的温度相差不大，约为812 ℃。观察回收的实验产物表明：当温度大于647 ℃时，产物中开始出现熔体，v_p在x和y方向上的下降幅度没有明显的变化，而在z方向上的下降幅度增大；此时熔体对Q值的影响不大。当温度大于812 ℃时，产物中的熔体含量明显增多，v_p和Q值下降的幅度都显著增大。据此认为，部分熔融是弹性波速度减小和衰减增大的主要原因。     

埃洛石的Birch-Murnaghan状态方程和高压物性

 用欧拉有限应变理论分析了埃洛石的冲击Hugoniot实验数据,得到了其低压相和高压相的等熵体积模量K_0S及其对压力的一阶导数K′_0S。对低压相,在γ＝0.43(ρ₀/ρ)时,K_0S＝32.16 GPa,K′_0S＝7.17;对高压相,在γ＝1.0(ρ₀/ρ)^1.5、且相变能各取579.1 J/g（常压下的值）和1 000 J/g时,K_0S、K′_0S分别为103.28 GPa 、4.97和95.85 GPa、5.35。根据高压下物性参数的跃变,讨论并分析了其各个相区物质组成的差异。     

高温高压下CeTbO3合成过程中电阻的动态测试研究

 在0.5 GPa、4.0 GPa的压力下，从室温到800 ℃的温度范围内测量了氧化物CeTbO₃、单稀土氧化物Tb₄O₇、CeO₂和摩尔比维4∶1配比的混合物CeO₂+Tb₄O₇等的电阻随温度变化关系。对这四种物质均反映出电阻随温度增加而减小的半导体特征。在压力维0.5 GPa，温度高于600 ℃时发现了混合物CeO₂+Tb₄O₇、氧化物Tb₄O₇中电阻变化的起伏。X射线衍射谱表明，对应这一电阻变化，在结构上出现了变化。结果分析表明，这一变化与Tb⁴⁺→Tb³⁺的价态变化密切相联。     

非晶La80Al20晶化相的超导电性

 本文把非晶La₈₀Al₂₀在真空中、不同温度及其时间条件下进行退火，以及在6 GPa不同温度退火40 min，并对退火样品的相结构及超导性进行了研究。发现真空中，250 ℃退火的样品晶化成了T>4.2 K、不超导的单相四方La₄Al；300 ℃及450 ℃退火的样品晶化成La₃Al、α-La、β-La及一些未知杂相，这些多相混合物的T_C<6.0 K。在6 GPa 300 ℃及以下温度退火的样品，晶化成单相六角La₄Al，其晶格常数与六角La₃Al的完全相同，这些样品的T_C>5.1 K；6 GPa、350 ℃及以上温度退火的样品，晶化成La₃Al相及新未知相H，新相H的T_C约为6.3 K。     

巨磁阻材料Sr2CrWO6高压下的结构稳定性和电学特性

 采用金刚石压砧高压装置，研究了双钙钛矿结构化合物Sr₂CrWO₆在室温下、34.5 GPa压力内的同步辐射X射线衍射谱，发现在9.6 GPa的压力点样品的结构有所变化。结合室温下20 GPa内电阻和电容随压力的变化，证明样品在9 GPa附近发生了晶体结构相变，而在2~5 GPa的压力范围内样品发生了电子结构相变。     

顽火辉石(Mg0.92,Fe0.08)SiO3的冲击相变和高压状态方程及其地球物理意义

 用阻抗匹配法和电探针技术在48~140 GPa冲击压力范围内对化学组分为(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃、初始密度为3.06 g/cm³的天然顽火辉石进行了冲击压缩实验。根据本工作13发实验数据，结合McQueen等人的数据可以看出，(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃顽火辉石在冲击压缩过程中，大约经历三个明显区域：低压相区，压力范围为0~40 GPa；混合相区，压力范围为40～67 GPa；高压相区，压力范围为68～140 GPa。在低压相区，D-u关系已由McQueen给出；而在高压相区（68～140 GPa），可由本实验数据得到。由叠加原理计算得到的混合物(Mg_0.92, Fe_0.08)O(Mw)+SiO₂(St)的D-u关系及p-ρ关系曲线明显偏离了实验数据的拟合曲线，从而排除了在高达140 GPa冲击压力下，钙钛矿结构的(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃发生向氧化物化学分解相变的可能性。对高压相区的实验数据进行拟合，可以得到(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃钙钛矿的Grüneisen参数γ。通过三阶Birch-Murnaghan有限应变状态方程，由冲击波实验数据得到了零压等熵体积模量K_0S=259.6(9) GPa及其对压力的一阶偏导数K′_0S=4.20(5)，其ρ₀=4.19 g/cm³。(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃钙钛矿冲击压缩下的密度数据与PREM密度剖面吻合很好，支持钙钛矿为主要成分的下地幔模型。     

几种半导体在高压下的金属化相变

 在金刚石压砧装置上，采用我们建立的电阻测量方法，研究了半导体InP_0.97As_0.03、InP_0.5As_0.5、Ga_0.76In_0.24As和Ga_0.24In_0.76As在室温下、16 GPa内的电阻与压力的关系。工作中，对测量技术进行了一些改进，采用微机进行测量控制和数据记录。实验结果表明，这些样品在测量的压力范围内，均发生了金属化相变。它们的相变压力分别为：10.3、9.7、13.5~14.6和10~10.4 GPa左右。这些实验结果在过去发表的文章中未见报导过。     

T1系单相超导材料的高氧压合成及压力对超导性的影响

 系统地研究了在0~3 MPa氧压下T1系超导材料的制备过程及其超导性质。结果表明：0.25~0.90 MPa氧压下所制备的样品为纯2223相，T_c0最高可达125.3 K；1.45~3.00 MPa氧压下样品为纯2212相，T_c0在95~100 K之间；0.90~1.45 MPa氧压下样品为2223及2212两相共存。对两种单相样品的高压研究结果表明，2223相样品比2212相样品有着较强的压力效应，在0~0.52 GPa压力下分别为4.0 K/GPa及2.0 K/GPa。     

压力对HgBa2Ca2Cu3O8+y超导转变温度的影响

 利用低温超高压装置，测量了Hg系样品HgBa₂Ca₂Cu₃O_8+y（Hg-1223）超导转变温度T_c在压力作用下的增强效应。压力最高达7.8 GPa，超导起始转变温度常压下为130 K，加压到5.4 GPa时获得最高温度为140 K。在5.4 GPa以下获得dT_c/dp为1.85 K/GPa。用压力作用下氧原子位置的改变使载流子浓度提高和CuO₂面间的耦合作用来解释高温超导的压力效应。     

从碳化硅和铁体系合成金刚石

 为了探明从SiC生成金刚石这一过程中触媒作用的机理，有必要调查SiC加不同金属在高压高温下的行为。在本工作中，以16重量比混合的SiC和铁粉经5.4~6.0 GPa的高压力和1 300~1 500 ℃的高温处理20 min后，样品的X射线衍射分析表明：所有实验条件下SiC都发生了分解，并分别生成了Fe₃Si和Fe₃C；温度越高，SiC分解得越彻底，在温度高于1 375 ℃的样品中，伴随Fe₃C减少，有金刚石和石墨明显析出。扫描电镜观察表明：6.0 GPa、1 500 ℃下所得的金刚石晶体具有完整的八面体晶形，平均粒度约50 μm。     

高压热处理石墨-六角氮化硼微晶混合物的结果分析

 为了进一步研究用球磨法制备B-C-N物质的规律性,在4.5~5.8 GPa压力、800~1 300 ℃温度条件下,对用球磨法获得的石墨-六角氮化硼微晶混合物进行高压热处理。热处理后产物的XRD、XPS及FT-IR测试表明：在4.5 GPa、800 ℃时,样品中出现部分hBN晶化现象,但石墨仍然保持微晶状态;当温度升到1 300 ℃时,样品中不仅存在晶化的hBN,而且出现一种类石墨结构的B-C-N三元化合物。与相关研究资料对比后认为：这一新化合物近似于BC₃N。压力增加到5.8 GPa而温度保持1 300 ℃时,结果变化不大。     

C60高压X射线衍射研究

 采用同步辐射X光源和能量色散法对高纯C₆₀粉末样品进行高压原位X光衍射实验。由金刚石对顶压砧高压装置（DAC）产生高压,用已知状态方程的Pt粉末作内标,由Pt的衍射数据确定样品压力,最高压力达30 GPa。实验结果表明：室温常压下原始C₆₀样品为面心立方结构,晶格常数a=1.420 86 nm。高压下C₆₀的结构有所变化：从p=13.7 GPa开始,(311)线发生劈裂,形成低对称相;随着压力增加,衍射线逐渐变宽,强度逐渐变弱,压力超过25 GPa,衍射背底隆起,C₆₀开始转化成非晶相;在30 GPa左右,衍射线条完全消失,标志着向非晶相转化过程的完成。人们也对C₆₀样品不同压力的高压“淬火”相进行了X光衍射实验。采用非静水压的装样方式,最高压力达44 GPa,结果在30 GPa以上,C₆₀也转变为非晶相。最后我们对C₆₀晶体的压致非晶化现象进行了初步的讨论。     

动载下剪应力对硫化镉单晶相变影响的实验研究

 动载下剪应力对相变起始压力有无影响，长期以来一直是一个未解决的问题。Duvall和Graham建议用硫化镉（CdS）晶体来作为判断材料。本文采用前后压电石英传感器方法系统地研究了高速平面撞击下的c轴CdS单晶试样中剪应力对相变起始压力的影响。实验测得其轴向相变起始应力为σ_T=(3.25±0.1) GPa，对应的平均压力p_T=(2.29±0.07) GPa，与静高压值2.3 GPa相比在实验误差范围内很吻合，这时相应的剪应力τ_T=0.72 GPa，高达平均压力的31.5%。这一结果表明，相变机制可以假定为仅与临界平均应力或临界热力学状态有关，剪应力对相变起始压力的影响可以忽略。     

MgCNi3超导体在静水压下的弹性性质

 在0.1 MPa到0.5 GPa压力范围内，采用脉冲回波重合法（Pulse-Echo Overlap Method）测量了MgCNi₃超导体的横波及纵波声速，计算了体弹模量B、剪切模量G等弹性参数以及德拜温度、比热等热力学参数随压力的变化。常压下的θ_D与c_V的值分别为454.82 K和111.30 J/(mol·K)。对B-p曲线作线性拟合，得到体弹模量B₀在零压附近的导数B′₀，由此建立了MgCNi₃的状态方程。     

氧化硅（Si3N4）—稀土氧化物陶瓷的超高压烧结研究

 在5~7 GPa，600~1 800 ℃的压力-温度范围内对组份为氧化硅-稀土氧化物微粉混合物（3α-Si₃N₄+0.5La₂O₃+0.5Pr₆O₁₁（mol.%））的烧结产物进行了研究。所得结果表明其成相规律与Sialon体系在高温高压下烧结时不同。在直到5 GPa的高压下，α-Si₃N₄表现出相当高的稳定性，并不转变成β相。当烧结温度低于1 600 ℃时，烧结体仍然由以α-Si₃N₄为基础的固溶体及稀土氧化物组成，而后者则表现出一系列相变化。当压力超过6 GPa、温度高于1 600 ℃时，物料烧结成一个新的单相高压结构ReSi₃O₂N₄。其衍射数据可以用一个正交点阵来拟合。其晶格参数为：a=1.298 3 nm，b=0.814 0 nm，c=0.428 5 nm。     

PbMoO4原位高压拉曼光谱和电导率的研究

 钼酸铅（PbMoO₄）具有高的声光品质因数、低的声损耗、良好的声阻抗匹配等性质，被广泛应用于声光偏转器、调制器、可调滤光器、声表面波器件等各类声光器件，其优异的低温闪烁性能亦引起人们的注意，具有在核设备方面的应用潜力。为探讨其晶体结构和物理性质，在金刚石对顶砧上原位测量了PbMoO₄的拉曼光谱，并测量了其在几个不同压力点下电导率随温度的变化。实验发现，压力在12.5 GPa时，拉曼峰完全消失，说明压力在10.8～12.5 GPa之间PbMoO₄样品出现了非晶态转变。当从26.5 GPa卸压到9.4 GPa时，PbMoO₄的拉曼谱在低波数出现无序化，而在2.4 GPa压力下858 cm^-1峰又重新出现，说明样品结构由无序向晶化回复。压力在10.8 GPa以上时，电导率随着温度的增加而显著增加，且随着压力的增加也明显增加。     

镁橄榄石和顽辉石的高温高压合成

 用国产六面顶压机，在温度为1 000～1 500 ℃和压力为2～5 GPa的高温高压条件下，对氧化镁（MgO）和二氧化硅（SiO₂）混合粉末样品进行了处理。通过对所得产物的观察与X射线衍射分析结果表明，在较宽的压力范围内，可以得到镁橄榄石（Mg₂SiO₄）单晶体和顽辉石（MgSiO₃）单晶体。讨论了地幔物质镁橄榄石（Mg₂SiO₄）和顽辉石（MgSiO₃）的生成条件、生长特性及相变关系。     

高压下Sr2FeMoO6的电学性质与相变

 采用电阻和电容测量方法,在金刚石压砧装置上研究了Sr₂FeMoO₆多晶粉末在室温下和20 GPa内的电阻、电容和压力的关系。实验结果表明,样品的电阻和电容在约2.1 GPa的压力下都产生了突然的变化,发生了金属化相变。这些变化可能是由高压下Sr₂FeMoO₆的电子结构相变引起的。