极端条件下物质磁性的原位测量

温度和压力均是决定物质存在状态的基本热力学要素.低温和高压是现代科学实验最重要的极端条件,为物理、化学、材料和生物等多学科研究提供了新途径,对于发现和认识新现象、揭示新规律具有重要作用.极端条件下物质的磁性研究是极端条件研究的重要分支,不仅给出了物质在极端条件下的磁性变化,而且是研究高温超导体的重要手段.本文阐述了高压下物质磁化率和超导转变温度测量的原理和方法,并简要介绍了设计、搭建的低温高压下物质磁性原位测量系统.利用此系统测量了铁在高压下的磁性转变以及钇钡铜氧样品在高压下的超导转变温度.     

FeSi2合金在高压下的凝固

研究了压力对FeSi2合金凝固组织的影响.与常压下凝固的典型共晶组织不同，高压条件下的凝固组织为初生ε相树枝晶加离异共晶.高压下凝固组织的变化主要是与压力对相图的影响和对凝固过程中溶质原子扩散的影响有关.通过引入压力参量，推导了高压凝固过程中的成分过冷判据，并应用该判据分析了高压凝固树枝晶组织的形成机理. 关键词： 高压 凝固 FeSi2     

Cd(0.2)-Sn-Zn三元合金高压垂直截面相图的测定

 采用高压DTA方法，测定了Cd-Sn-Zn三元系中x_Cd=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。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，共析组成在加压过程中几乎不变。这种变化趋势与理论计算的结果相图，所得高压相图的液相线与计算相图的一致。     

高压物理学及其应用

高压物理学是研究物质在高压作用下物理行为的一门学科．高压是一种极端条件,泛指一切高于常压的压力条件．高压物理的研究对象多数是凝聚态物质．所以,高压物理实际上主要是指在高压这种极端条件下的凝聚态物理学．其研究领域实际上包含凝聚态物理学的全部分支．高压物理被划为一门学科,还因为高压力的产生和高压下各种物理行为的检测,都需要发展特殊精巧的专门的实验技术和方法． 高压下物质的物理行为的研究内容主要包含凝聚体的状态方程．高压下凝聚体的各种相变,以及高压下凝聚体物理性质的变化规律等．由大量原子或分子组成的凝…     

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%。     

高压研究的新生长点——高压化学

高压研究的新生长点———高压化学近年来，高压研究最重要的结果［１］是：高压下物质的化学性质可以根本不同于常规状态下的化学性质；压力可以引发新的化学反应，改变化学动力学，从而造出新的化学物质．高压化学的突出成果出现在分子混合物的研究中．简单分子物质的电...     

钒的冲击熔化原位X射线衍射测量研究

高压结构与相变研究对理解物质在极端压缩条件下的性质变化和动力学响应行为具有重要的科学价值,然而部分过渡金属的动/静高压熔化线差异一直是多年来悬而未解的科学难题.其中动、静高压固-液相界幅值差异最大的是第五副族金属,以钒最为反常,至今仍缺乏自洽的物理认识和理解.本文采用高能脉冲激光驱动的瞬态X射线衍射诊断技术,对冲击压缩下钒的熔化特性进行了研究,首次获取了冲击压缩下钒在200 GPa范围内的晶体结构响应随压力变化的衍射图谱.研究发现,冲击压力为155 GPa时,钒仍保持固态bcc相;至约190 GPa时转变为液态.这一结果否定了早期确定的静压熔化线,与最新的冲击熔化线及高温高压相图符合,为钒高压熔化线的统一认识提供了新的微观实验证据.本工作亦可推广至其他材料熔化特性的研究工作中.     

高压下X射线衍射技术

物质在高压条件下可以发生多种变化。一般地说,起初被压缩,这时,一方面原子间距离减小,另一方面也可能使原子组转移,而后达到一定压力时,可能发生相变。研究物质在高压下的这些变化具有重大的实际意义,也是高压物理学的主要内容。由于这种变化往在是可逆的,必须在加压条件下进行研究,因此高压下X射线衍射技术受到了很大的注意。     

冲击波物理

一 冲击波物理和静高压物理是同属高压物理学科的两个主要组成部分.冲击波物理是研究在冲击波作用下物质性、态的一门科学,它的研究对象大多是固体材料. 我们知道,物质在高压下的压缩特性一般有( p/ v2)s>0的性质(式中p为压力,v为比容,s为比熵),因而一个脉冲加载过程在受压材料中产生的波,在其传播过程中最终将形成一个陡峭的波阵面,见图1所示.这个陡峭阵面(在t≥t3时刻)称为冲击波.它把被研究物质分成两个区域:波阵面之前的是未受冲击压缩作用的物质,波阵面之后的是受到冲击压缩作用的物质.冲击波物理研究的就是在后一区域内所发生的物理现…     

超高压设备和轻合金在超高压下的力学性质

1.前言 对于物质在超高压作用下的种种性质与行为的研究表明,无论是物质的结构特征,物理性质和化学性质,在超高压下都有显著的变化。深入研究这些变化规律,对于创立具有新性质的物质及其它方面的应用极为重要。 超高压研究的首要任务是建立起高压技术。产生超高压的方法可分为两类。一类是利用爆炸或冲击产生压力,压力可能很高,但它是瞬时的。另一类是静态的产生压力方法,它是利用介质受机械压缩而成。压力维持时间长,便于测量与观察。     

原位高压测试技术在高压结构及性质研究中的应用

高压科学是研究不同压力条件下物质的结构、状态、理化性质及变化规律的学科。在高压科学研究中,多以凝聚态物质为研究对象,涉及的领域也非常广泛,包括物理学、化学、材料学、地质学、生物学、航天学等等,是一门以实验为基础的学科。高压科学之所以能成为一门独立的学科,还因为高压研究需要使用特殊且精巧的技术和方法来实现,是以技术创新为牵引的科学研究领域。而今,各种实验测试手段已经可以成熟地运用在该学科中,比较常见的有:高压拉曼散射、高压红外光谱、高压布里渊散射、高压同步辐射XRD、高压电学测量以及高压磁学测量等诸多技术。文章系统介绍了以上高压原位实验测试方法的原理、发展、作用及应用,有助于读者对原位高压测试技术有更深刻的认识和理解,为更高压力下的原位高压探测技术的发展提供重要的基础和借鉴。     

滑块式六含八超高压实验装置及其压力温度标定

报道了一种新型六含八超高压实验装置.三柱式的机体框架与滑块式上三下三模具同为三次对称结构,在力学上较为合理.该装置加压时具有自动校准位置能力,同步性和重复性好.模具推动八块硬质合金压砧在叶腊石八面体中产生高压.分别采用Bi丝和ZnTe晶体的压致相变点255,77,96,12 GPa,对截角边长8 mm压砧和125 mm边长叶腊石块组合的实验体系进行了室温下的压力标定,结果表明压力可达12 GPa以上.在10 GPa压力下,用WRe3-WRe25热电偶将温度标定到1560 ℃,并结合铁碳二元相图和钢 关键词： 压力标定 温度标定 六含八多压砧模具 高压装置     

动态高压技术及其应用

一、引 言 动态高压技术是一种利用人为的瞬态过程(例如爆炸或撞击)来产生高压或超高压条件,以便进行科学研究或应用的技术.动态高压技术与静态高压技术相比,其最大的优点在于它可以产生非常高的压力,而且产生的高压与材料的强度无关.近十多年,从许多国家来看,尽管专门从事动态高压技术的实验室不多,但研究取得的成就是巨大的. 现在,人们利用实验室的动态高压技术已经可以达到100兆巴的瞬态压力.这个压力值,大约是地球中心压力的25倍,是静态装置(金刚石压腔)目前达到的最高压力(1.72兆巴)的58倍.这样高的压力,能够强烈地改变固体物质中的电…     

高压下正戊醇的构象和氢键研究

压力是一个重要的物理参量,通过调节物质内部分子、原子间距离和相互作用力,可以引起物质结构和构象变化。正醇是一种最简单的羟基代替烷基链末端氢原子的有机物,通过氢键和烷基链之间的作用力结合在一起,被称为氢键液体。氢键的键能较小,在外部压力作用下,氢键容易被压缩而断裂或网络重排,从而导致晶体结构和对称性的改变,对材料的性能产生重要影响。正戊醇是一种短链正醇,结构虽然简单,却可以作为烷基链结构有机物的典型代表。然而,高压下正戊醇的性质研究较少,尤其压力作用下其构象变化和氢键研究尚未见报道,因此正戊醇高压研究有待进一步深入。拉曼光谱和红外光谱是高压研究中常用的谱学测量技术,能够原位探测压力作用下分子内部基团变化,是研究结构、构象和氢键作用的有效手段。基于此,利用金刚石对顶砧装置(DAC),结合拉曼光谱和红外光谱,在0~12.0 GPa压力范围对正戊醇进行了高压研究。实验结果分三部分讨论:(1)研究了压力作用下正戊醇的结构相变行为。压力在3.2 GPa时,拉曼特征峰变锐变窄,同时有特征峰劈裂和新特征峰出现的现象,说明在该压力点发生一次液固相转变。(2)揭示了正戊醇在高压下的构象变化。正戊醇存在两种构象:反式构象和扭曲构象。通过分析两种构象特征峰随压力的变化,发现正戊醇发生液固相转变的过程伴随有构象变化,液态时以扭曲构象为主,固态时以反式构象为主。(3)探究了高压对正戊醇氢键的影响。羟基的特征峰随压力的增加发生红移,说明在加压过程中氢键作用增强。伴随液固相变,羟基特征峰劈裂成多个峰,形成新的氢键网络或团簇,且随压力的增加氢键网络或团簇逐渐增大,说明氢键对压力非常敏感,且对正戊醇晶体结构的稳定起着促进作用。该研究不仅为正戊醇生产应用提供重要的指导作用,同时为其他同类或复杂分子体系的物理和化学特性研究提供参考。     

相图研究工作进展

相图是描述物质体系热力学相平衡关系的一种几何表达方式.历史上大多数的相图是通过实验测定而建立的.近二十年来,材料科学与工艺这门学科的形成和进步,相图做为材料体系信息的重要来源,起了很大作用;而材料科学与工艺的深入发展,亦对相图研究提出了进一步的要求;计算机技术又为相图研究提供了新的工具.近些年来,相图热力学计算方面的研究,发展很快,已初步形成一个相对独立的相图研究分支,在满足现代材料科学对相图研究的要求上,起了重要作用.目前,相图的理论研究、实验测定和计算机计算已形成相图现代研究的三种基本途径.本文意在向物理学…     

稀土合金相图及相关系的研究

相图用于研究两种或两种以上元素的组合在什么样的成分、温度和压力下形成什么样的晶体结构,可能会有什么样的性能,以及这些因素之间可能产生的变化关系.相图所反映的是物质世界的最基础的规律.大多数新材料的发展是以相图工作作为先导的. 我国稀土资源十分丰富.稀土元素有许多特殊的性能.正如 Wallace在他的著作《稀土金属化合物》中所说,稀土金属化合物有许多有意义的特性.稀土元素是化合物的形成者,几乎与周期表中每一族元素都发生化学组合.这些化合物在晶体结构和配比成分方面是形形色色的,多种多样的.稀土元素所组成的体系具有许多特…     

40kbar内碘酸锂(LiIO_3)的P-T状态图

在0一40kbar,20一750℃的压力与温度范围内探索了碘酸锂(LiIO_3)可能存在的高压相,发现在1.5—4.9kbar及310—450℃的压力及温度范围内以及15kbar以上的高压范围内分别存在一个高压结构。较精确地测定了各相的相界,改正了国外1969年发表的相图中的一些错误,并对高温高压下各相的稳定性进行了初步讨论。     

铝在校正高压下物质弹性波速测量上的应用

 自从在紧装式六面顶高压装置上建立了高温超高压下弹性波速的测量方法之后，已经获得了大量的有关岩石矿物的波速数据，利用这些波速数据解决了许多地质问题。然而，其高压弹性波速数据的精度没有解决，一直无法校正上、下顶砧的真正走时。根据弹性理论和标准物质铝的有关弹性参数，计算出铝的波速与压力的关系，然后，根据铝的波速与压力的关系推导出上、下顶砧的实际走时，校正后测量的较低压力下铁的波速与前人的资料吻合很好，并且铁的波速与压力也具有较好的非线性关系。因而，今后可以根据标准物质铝和铁来校正上、下顶砧的走时，从而获得物质在高压下更加精确的波速数据。     

高压物理的基本知识

(一) 高压物理关于压力作用下的物质物理性貭問題,早在一两百年前便已經有人注意,但是作为一门学科而进行研究的历史,还是相当短的。如果說,初期的高压物理研究只是在一些个别的与生产实践并不怎样紧密联系的工作上;那么,现在它已經发展到可以直接为生产服务     

吉帕压力下原位中子衍射技术及其在铁中的应用

中子对轻元素敏感,能够识别近邻原子,区分同位素,可以直接测定材料的磁结构,并具有很强的穿透力。这些优点使中子衍射成为研究物质的一种独特手段,在含能材料、含水矿物、超导以及磁材料等都发挥着重要的作用。利用自主研制的全景式大腔体对顶砧高压装置,实现了吉帕压力下原位中子衍射谱的获取。实验中采用WC压砧,当负载压力达到150kN时,在体积为6mm3的样品腔内获得了铁在5GPa压力下的中子衍射谱。通过优化组装或使用金刚石压砧,可以获得10GPa甚至更高压力下的高压原位中子衍射谱。