B0.44Co0.27N0.29化合物的合成、表征和性能

以硼酸和三聚氰胺为原料,利用化学法、真空热处理及高温高压技术对BCN化合物的形成、结构及相变进行了研究.在真空10-3Pa条件下,经1273K高温热处理得到非晶B-C-N前驱物.这种前驱物在920K以下为绝缘体,在920K由绝缘体转变为非晶半导体.在973-1003K和1013-1073K范围这种非晶半导体表现出不同的电导-温度关系,电导激活能分别为0.34eV和1.10eV,表明在两个不同的温度区域这种非晶半导体的导电机构不同.将这种前驱物在3.5GPa,经1473K退火40min后由非晶态转化为单相六方结构的B-C-N晶体,其成分为B0.44C0.27N0.29,晶格常数为a=0.2515nm,c=0.6684nm.六方B0.44C0.27N0.29晶体在1330,1364,1588和1617cm-1出现四个强的Raman散射峰,其中1330和1617cm-1被认为是六方B0.44C0.27N0.29晶体特征Raman散射峰.     

新型BCN化合物的结构表征和相转变

将石墨和六方氮化硼(h-BN)混合粉球磨120h形成的非晶B-C-N粉在4.5GPa，1600K等温退火45min. XRD，TEM和Raman散射测量结果表明，高压合成的产物由晶格常数为a₁=0.2551nm，c₁=0.6716nm的六方Ⅰ相和a₂=1.2360nm，c₂=0.8570nm的六方Ⅱ相组成，其中六方Ⅱ相为B-C-N 新相. 在室温该新相在1279，1368，1398cm^-1出现三个特征Raman峰. 变温Raman测量结果表明，在测量温度T=93K时，样品中的主要相为六方Ⅰ相，随着温度的升高，六方Ⅰ相逐渐向六方Ⅱ相转变，当T>473K时，六方Ⅰ相完全转变成六方Ⅱ相. 当温度从673K降到93K过程中，样品又从六方Ⅱ相逐渐变回到六方Ⅰ相. 对这一相变的机理进行了讨论. 关键词： B-C-N 机械球磨 高温高压 相转变     

六角相硼碳氮化合物的合成研究

 以三聚氰胺和氧化硼为原料，利用真空热处理和高温高压技术，对BCN化合物的形成及结构进行了研究。在真空条件下，原料经1 100 K热处理得到非晶BCN的前驱物，将前驱物在5.0 GPa、1 500 K条件下高温高压热处理30 min，合成出了单相的六角BCN晶体。采用Materials Studio软件的Reflex模块对样品的X射线衍射图谱进行分析，结果表明，得到的样品为纯的六角相，晶格常数为a=0.250 5 nm，c=0.665 9 nm。对样品进行了透射电镜（TEM）分析，得到了样品的形貌和电子衍射，同样证实了样品为六角BCN晶体，晶粒尺寸约200 nm。对样品进行了XPS表征，确定了样品中存在C—C、C—N、C—B、N—B键，表明B、C、N三元素之间达到了原子级化合，样品的组分含量通过EDX进行标定。     

高温高压下氮化镓陶瓷体的制备

 在高温高压条件下，实验成功实现了氮化镓的烧结。首次将氨压应用到陶瓷体的烧结中，解决了GaN的分解、原料中残余的氧化物等问题，提高了烧结体的结晶度。研究了在氨压条件下温度对烧结致密度的影响。     

铜氧化合物超导体Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ的高压合成

 高温高压下合成出了新块材超导体Pr_1-xCa_xBa₂Cu₃O_7-δ（0.4≤x≤0.6）,高压合成使Ca在Pr-123相中的溶解度有很大提高,从而有效地补偿了Pr对CuO₂面空穴的填充而使样品超导。     

六方MoN的合成新路线

 在高温高压极端条件下利用CH₄Cl还原二氧化钼的方法合成了六方MoN。反应条件为：压力2 GPa,温度1 500 ℃,时间2 h。并利用XRD对合成产物进行了表征。经最小二乘法拟合后结果表明,该合成产物具有六方结构对称性,其晶格常数为a＝0.572 nm,c＝0.560 nm。经过对其衍射峰位和峰强进行拟合计算,并与实验结果进行比较, 结果表明 MoN 产物的空间群为P6₃/mmc,其中Mo原子位于2b (0, 0, 1/4)和6h (x, 2x, 1/4),x＝0.489。N原子位于2a (0, 0, 0)和6g (0.5, 0, 0)。所采用的方法具有反应条件易达到、反应时间短、反应产物单相性好等特点。     

PbTe的高温高压合成

 以高温高压为手段，在4～5GPa压力和700～1 200 K温度条件下，成功地合成出了PbTe。对合成样品进行了X射线测试分析，结果表明，合成的PbTe样品是具有NaCl结构的多晶，而PbTe的取向随着合成压力的升高发生变化。扫描电镜分析结果显示：高压合成的PbTe样品，其晶粒有了明显的取向；电阻率比常压样品低1～2个数量级，并随合成压力的升高而降低；热导率也同时低于常压合成的PbTe样品。以上结果说明，高压合成方法是改善材料性能的重要手段。     

石英岩脆塑性转化的实验研究

 在温度500~1 000 ℃、围压1 251~1 440 MPa条件下进行了石英岩脆塑性转化的实验研究。通过力学行为和变形微观结构研究表明,在实验温度和压力范围内,石英岩经历了半脆性破裂、半脆性流动和塑性变形3种变形阶段。随着温度升高,石英岩在变形机制上发生了两次转化,从半脆性破裂向半脆性流动转化发生在700~800 ℃,从半脆性流动向塑性变形转化发生在900~950 ℃,这两个变形阶段的转化温度比Hirth（1994）给出的各阶段转化温度高100 ℃。在塑性变形域的大应变实验样品中发现了柯石英。     

hBN-LiH/hBN-Li_3N-B体系合成cBN的赋色过程研究

在高温高压条件下,用hBN-LiH和hBN-Li3N-B为初始材料均可以合成出黑色cBN晶体。拉曼光谱测试结果表明,cBN晶体颜色变黑的原因是晶体中多余B原子的存在造成的。在hBN-Li3N-B体系中,晶体内部有明显的三角形阴影形成,表明从晶体表面的中心到顶角间B原子的含量较多,从表面中心到棱边B原子的含量逐渐减少。而在hBN-LiH体系中所得到的晶体颜色从黑色透明直接变成黑色不透明状态,晶体内部没有出现三角形阴影,表明晶体中作为杂质的B原子分布比较均匀。此两种情况说明,B作为杂质原子进入cBN晶体中可以有两种分布情况,一是居中对称分布,二是均匀分布,从晶体的生长环境和自身的排杂能力方面分析了晶体为什么会出现上述现象。     

富硼稀土硼化物NdB6的高温高压合成

 提出了一种在高温高压极端条件下合成富硼稀土硼化物NdB₆的新方法，即以稀土氧化物Nd₂O₃为钕源与单质硼反应的方法获得了稀土六硼化物NdB₆。并对合成产物进行了粉末X射线衍射分析。结果表明在配比为Nd：B＝1：6时，压力为4.0 GPa、温度为1 600 ℃、反应时间为15 min的条件下，获得了单相性非常好的NdB₆。高温高压合成NdB₆方法具有反应条件易达到、合成时间短、反应产物单相性好等优点。其XRD结果表明该合成产物为立方结构，晶格常数为a＝0.417 nm。     

KNb0.77Al0.23O2.77的高压相变研究

 利用水热法合成了立方相KNb_0.77Al_0.23O_2.77。在水热晶化过程中得到了包括正交相钙钛矿和一新相在内的中间相产物。结构相变行为采用XRD、DSC、高压Raman和XPS进行了表征。结果表明，低于1 000 ℃的热处理不能导致KNb_0.77Al_0.23O_2.77发生结构相交。而在4.49 PGa高压下可能发生了到一新相的结构转变。高温高压处理可以导致另一新相的出现。最后对该立方相的相变机理进行了研究。     

Hybrid-toroidal anvil: a replacement for the conventional WC anvil used for the large volume cubic high pressure apparatus

We propose a design and operation of a hybrid-toroidal anvil used for the large volume cubic high pressure apparatus (LV-CHPA), such that it is possible to obtain a higher sintered quality, less weight and cost of tungsten carbide (WC) anvil than the conventional anvil. We use the finite element simulations to show the distributions of the stress on the surface and in the bulk of the WC anvils, and conclude that, for a given load on the hybrid-toroidal anvil, the volume of the compressed press medium has increased by 4.88%, and the rate of the transmitted pressure has increased by 6.72% compared with the conventional anvil. Furthermore, the advantages of the hybrid-toroidal anvil are that the movement of anvils increases by 37.14% and the growth rate of the fatigue crack decreases by 40%. This has been proved by the high pressure experiments. This work gives an approach to optimize the WC anvils used for the LV-CHPA and presents a simple method to achieve the higher sample pressure and the larger sample volume.