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。     

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。     

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。     

Cd-Sn(0.2)-Zn三元合金高压相图的测定

 为了验证三元合金高压相图的计算结果，本文采用高压DTA方法，测定了Cd-Sn-Zn三元系中x_Sn=20 at.%截面的高压垂直截面相图，实验压力为0、0.5、1.0、1.5 GPa。测得的常压相图（p=0 GPa）中其液相线与H. J. Bray的实验结果完全相符，所得高压相图与常压相图比较，在p=1.5 GPa时低共晶点上移了大约35 K，共析组成向富锌端移动了大约8%。     

微区Raman光谱在TiO_2高压结构相变研究中的应用

本文以金红石单晶TiO2和锐钛矿多晶TiO2为研究对象,应用金刚石小压机和原位拉曼光谱测量技术,系统研究了室温高压下TiO2的结构相变。原位拉曼测量表明,金红石单晶TiO2在压力达到12.91GPa时开始发生由金红石结构向斜锆石结构(MI)的相变,当压力达到14.16 GPa时,相变完成;继续加压到21.65 GPa,没有发现进一步的相变;卸压时由斜锆石结构转变为PbO2结构,相变发生在大约7.11 GPa处。锐钛矿多晶TiO2在压力达到4.26 GPa时开始向PbO2结构转变,当压力达到8.34 GPa时相变完成;继续加压到12.94 GPa,样品开始发生由PbO2结构向斜锆石结构的相变,当压力达到18.74 GPa时相变完成;继续加压到21.39 GPa,没有发现进一步的相变;卸压时也由斜锆石结构转变为PbO2结构,起始相变压力点应高于8 GPa。     

PbFe_(12)O_(19)在高压下的结构行为（英文）

用原位角散X射线衍射实验装置研究了PbFe12O19在55.3GPa压力以下的结构行为。通过拟合29.2GPa以下的晶格参数随压力的变化得到线性压缩率Ba0=997(38)GPa,Bc0=556(22)GPa和体弹模量B0=254(8)GPa。线性压缩率的各向异性可归因于PbFe12O19的层状堆垛结构,其较大的体弹模量可归因于致密的原子排列和较低的c/2a比。另外,在42.7GPa以上常压结构演变为另一种结构,卸压至32.3GPa以下时恢复到原来结构。     

Hydrogen-Bond Symmetrization of δ-AlOOH

The δ-AIOOH can transport water into the deep mantle along cold subducting slab geothenn. We investigate the hydrogen-bond symmetrization behavior of δ-AIOOH under the relevant pressure-temperature condition of the lower mantle using ab initio molecular dynamics(AID). The static symmetrization pressure of 30.0 GPa can be reduced to 17.0 GPa at 300 K by finite-temperature(T) statistics, closer to the experimental observation of-10.0 GPa. The symmetrization pressure obtained by MD simulation is related to T by P(GPa) = 13.9(GPa) +0.01(GPa/K) × T(K). We conclude that δ-AIOOH in the lower mantle exists with symmetric hydrogen bond from its birthplace, or someplace slightly deeper, to the core-mantle boundary(CATB) along cold subducting slab geotherm. The bulk modulus decreases with T and increases anomalously upon symmetrization: K_o(GPa) =181(GPa)-0.013(GPa/K) × T(K) for δ-AIOOH with asymmetric hydrogen bond, and K_o(GPa) = 216(GPa)-0.013(GPa/K) × T(K) for δ-AIOOH with symmetric hydrogen bond. Our results provide an important insight into the existent form and properties of δ-AIOOH in the lower mantle.     

饱和食盐水比热容的测量

在室温下分别利用散热法、混合法对饱和食盐水的比热容进行测量,通过比较推知饱和食盐水比热容的值大约为3.212～3.243J/（g.K）。所得结果的可靠性主要与实验的系统误差有关。     

(111)轴向锑化铟单晶冲击相变研究

 利用气体炮加载方法研究了(111)轴向锑化铟（InSb）单晶的冲击相变以及剪力对冲击相变的影响。冲击加载应力为1.75~3.80 GPa。实验得到，InSb单晶相变的起始应力由静高压时的2.3 GPa下降到1.727 GPa，最大体积变化率为ΔV/V₀＝15.31%，对应的最大剪力为0.681 GPa，剪力水平为83%左右，相变平均静水压力由静高压时的2.3 GPa，下降到0.823 GPa。研究表明，剪力对锑化铟单晶相变的诱发水平有重大影响。     

Investigations of phase transition, elastic and thermodynamic properties of GaP by using the density functional theory

The phase transition of gallium phosphide (GaP) from zinc-blende (ZB) to a rocksalt (RS) structure is investigated by the plane-wave pseudopotential density functional theory (DFT). Lattice constant a₀, elastic constants c_ij, bulk modulus B₀ and the pressure derivative of bulk modulus B₀' are calculated. The results are in good agreement with numerous experimental and theoretical data. From the usual condition of equal enthalpies, the phase transition from the ZB to the RS structure occurs at 21.9 GPa, which is close to the experimental value of 22.0 GPa. The elastic properties of GaP with the ZB structure in a pressure range from 0 GPa to 21.9 GPa and those of the RS structure in a pressure range of pressures from 21.9 GPa to 40 GPa are obtained. According to the quasi-harmonic Debye model, in which the phononic effects are considered, the normalized volume V/V₀, the Debye temperature θ, the heat capacity C_v and the thermal expansion coefficient α are also discussed in a pressure range from 0 GPa to 40 GPa and a temperature range from 0 K to 1500 K.     

Polycrystalline cubic boron nitride prepared with cubic-hexagonal boron nitride under high pressure and high temperature

Polycrystalline cubic boron nitride(Pc BN) compacts, using the mixture of submicron cubic boron nitride(c BN) powder and hexagonal BN(h BN) powder as starting materials, were sintered at pressures of 6.5–10.0 GPa and temperature of1750℃ without additives. In this paper, the sintering behavior and mechanical properties of samples were investigated.The XRD patterns of samples reveal that single cubic phase was observed when the sintering pressure exceeded 7.5 GPa and h BN contents ranged from 20 vol.% to 24 vol.%, which is ascribed to like-internal pressure generated at grain-to-grain contact under high pressure. Transmission electron microscopy(TEM) analysis shows that after high pressure and high temperature(HPHT) treatments, the submicron c BN grains abounded with high-density nanotwins and stacking faults, and this contributed to the outstanding mechanical properties of Pc BN. The pure bulk Pc BN that was obtained at 7.7 GPa/1750℃ possessed the outstanding properties, including a high Vickers hardness(～ 61.5 GPa), thermal stability(～ 1290℃ in air),and high density(～ 3.46 g/cm~3).     

ηc和χc强衰变的有限顶角修正及αs(mc)的确定

计算了ηc 和 χc 两胶子衰变宽度的有限顶角展开的修正 .通过数值计算 ,得到ηc,χc0 和 χc2 的零程近似的修正因子分别为 :γ =1 .3 2 ,1 .45和 1 .2 6,利用衰变宽度Γ( ηc→ 2g)抽出强耦合参数αs(mc) =0 .2 8± 0 .0 5,这个值与Γ(J/ ψ→ 3g)强衰变的顶角修正得到的结果一致 .而Γ( ηc→ 2g)的有限顶角修正没有Γ(J/ ψ→ 3g)大 .     

激光单原子探测方法探矿科研工作新进展

清华大学激光单原子探测实验室用电热原子化激光共振电离─飞行时间质谱仪(ETARI-TOFMS)成功地将山东胶东地区的壤中气吸附体地质样品中的超微量金(10-10～10-12g/g)含量测量出来.直接通过测量土壤中间隙气体内含金量的分布来勘找地下深部的金矿床是地质科学家提出的一种新的、有效的化(学)探(矿)方法和理论.这种设想很诱人,但一直未能实现.因为壤中气含有的微量金太低(大约是ppt,即10-12g/g量级),已有的各种超痕量测量技术方法所具有的探测灵敏度(大约是ppb量级,即10-9g/g)都无法测出如此低含量的金.因此,国内外的地质科学家都是殷切…     

CaCrO4与YCrO4的高压拉曼及晶体结构相变研究

利用原位高压拉曼散射的方法, 在6.0 GPa及3.0 GPa分别观察到锆石型化合物CaCrO4与YCrO4压力诱导的晶体结构相变。卸压后的拉曼光谱表明了结构相变的不可逆性。并且, 通过比较与实验的方法, 高压新相被确认为白钨矿相。在锆石-白钨矿相变中, 晶体对称性由I41/amd (No. 141, Z＝4)降低为I41/a (No. 88, Z＝4)。     

城市固体废弃物焚烧飞灰碳酸化的实验研究

在不同反应时间和反应温度条件下对城市固体废物焚烧(MSWI)飞灰进行碳酸化处理。利用XRD、SEM、热重、ICP-MS对碳酸化产物进行分析,同时对碳酸化产物中重金属的浸出特性进行评价。实验结果表明,碳酸化之后,飞灰中的Ca(OH)_2和CaClOH消失,CaCO_3增加;增加反应时间,飞灰碳酸化程度加强;反应温度从30℃升高到90℃,飞灰CO_2的吸收量增加迅速,继续升高温度,CO_2吸收量增加趋缓,固碳量由33 L/kg增加到48 L/kg。MSWI飞灰碳酸化后,重金属Pb的浸出浓度由8425μg/L下降到大约1μg/L,Cr的浸出浓度由284μg/L下降到60μg/L,Zn、Co、Ni、Cu和As的浸出量也有不同程度降低。     

金刚烷的高压拉曼光谱研究

对金刚烷(C_(10)H_(16))进行了常温原位高压拉曼光谱研究,最高压力为25 GPa。通过分析高压拉曼光谱,结合拉曼频移随压力的变化情况,得出在实验压力范围内C_(10)H_(16)发生了多次相变。0.6 GPa时,C_(10)H_(16)由常温常压下的无序相(α相)转变为有序相(β相);继续加压至1.7 GPa时,第2次结构相变开始,直至3.2 GPa,第2次相变完全结束;第3次相变开始于6.3 GPa,结束于7.7 GPa;22.9 GPa时发生了第4次结构相变。另外,首次在拉曼光谱上探测到第3次相变过程中晶格振动峰的变化,说明第3次相变并非前人报道的等结构相变。     

高压拉曼光谱方法研究卟啉J-聚集体

本文利用金刚石对顶砧(DAC)和拉曼光谱技术,测量了四苯基卟啉J聚集体在13GPa内的高压拉曼光谱,根据各个拉曼谱带的频移-压强变化曲线得出在13GPa内Tpp J聚集体无相变发生,并且高波数(1010～1600cm-1)和低波数(230～330cm-1)区的斜率要远大于中等波数(380～1000cm-1)区,这表明对应于高波数和低波数区的化学键比中等波数区更具有易压缩性,并对体积的减小起着重要的作用。根据苯环ψ3C-C面内伸缩振动模式强度逐渐增强的现象提出了分子弹簧垫圈模型。此外,这种分子弹簧垫圈的劲度系数可以通过中位取代基团调控。     

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。     

一种物理气相沉积涂层装置

科学技术的发展已允许人们在物件表面上覆盖一至数层另一些材料的薄层,从而显著改善它们的性能以满足各种使用要求.物理气相沉积(PVD)涂层是有效方法之一.例如,切削刀具无论是高速钢的还是硬质合金的,经过TiN,Ti(NC),Al2O3等超硬涂层处理后,其表面硬度分别由原来 6GPa和 17GPa提高到20GPa和30GPa 以上,甚至可达到50GPa;减小摩擦系数,降低切削力使切削速度大幅度增加到 200m/min,效率提高 30%以上,耐用寿命延长 2-10倍,净节省费用 40%,节约能耗35%.一个中等机械厂年刀具消耗费通常为30—50万元,因此国外机械加工工具都朝上述方向发展…     

二级6-8型静高压装置厘米级腔体的设计原理与实验研究

利用大腔体静高压装置的实验数据,提出了"极限压缩体积比"的概念以及腔体与组装设计的一般性原理。通过对极限压缩体积比的分析,设计出了样品腔体达到厘米级的36/20(正八面体传压介质边长为36mm/末级压砧正三角形截角边长为20mm)组装。采用原位电阻观测Bi(Ⅲ-Ⅴ,7.7GPa),ZnTe(Ⅰ-Ⅱ,5GPa;Ⅱ-Ⅲ,8.9~9.5GPa;半导体-金属,11.5~13.0GPa)和ZnS(半导体-金属,15.6GPa)在高压下相变的方法,标定了36/20组装的腔体压力。实验结果表明所设计样品腔的尺寸大于10mm,压力可以达到15GPa以上。本工作使得基于国产6×2 500t(吨)铰链式六面顶压机的二级6-8型静高压装置在高压实验研究中具有更加广阔的应用前景。