钙钛矿(CaTiO_3)高压相变及等温压缩

高温高压条件下对钙钛矿(Perovstsite)多晶进行了研究,在金刚石压砧设备上压力条件最高达38GPa,YAG莱塞加热温度近1000℃以上,用红宝石萤光校压系统进行压力标定。实验结果表明静水压条件X射线就位测量,CaTiO_3(Ⅰ)由斜方晶系在10GPa时直接向六方CaTiO_3(Ⅱ)结构相变,体积变化为1.6％;1000℃加热及非静水压条件下,CaTiO_3(Ⅰ)由斜方晶系首先转变为四方晶系CaTiO_3(Ⅲ)转变压力为8.5GPa,体积变化0％,继续增加压力到15GPa,CaTiO_1(Ⅲ)向CaTiO_3(Ⅱ)转化成六方晶系,体积变化亦为1.6％。三种高压相,在压力降到一个大气压时都会消失,所以是逆转化的非淬火相。 等温压缩在标准静水压条件下进行,压力应小于10.4GPa,K_0~'=5.6时,X_o=210±7GPa,此数据是根据Birch-Murnaghan状态方程求得的体模重。     

室温下压致铁钴镍合金的bcc→hcp相变

 本文采用高压X光衍射方法在金刚石对顶压砧中在位地（in situ）研究了Fe₆₈Co₂₄Ni₈（wt%）合金在室温下的压致bcc→hcp结构相变和直到40.5 GPa的等温压缩行为。实验结果表明该合金在常压下为bcc结构，晶格常数a₀=(0.287 0±0.000 1) nm，体积V₀=(7.119±0.007) cm³/mol，密度ρ₀=(7.981±0.008) g/cm³；在20.9 GPa附近出现bcc→hcp结构相变，两相共存压力区约10 GPa，在此区域内有晶面间距d(002)_hcp=d(110)_bcc，且原子平面(002)_hcp//(110)_bcc，hcp相比bcc相体积减小(0.33±0.02) cm³/mol；高压相hcp结构的晶格参数比值c/a=1.608±0.004；相变后原子配位数的增加使得hcp相(002)平面内及(002)平面间的最近邻原子间距比bcc相最近邻原子间距分别增大约1.6%和0.5%；用Murnaghan状态方程对实验数据进行最小二乘法拟合，得到bcc相B₀=(130±13) GPa，B₀'=12.6±0.5；hcp相V₀=(6.62±0.04) cm³/mol，B₀=(243±21) GPa，B₀'=6.8±0.3；对于该合金的bcc→fcp相变时的结构转变机制做了详细的讨论。     

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。     

高温超导体低温、高压下的物理性质的研究

 在3~20 GPa压力范围内，测量了含氧量较低的YBa₂Cu₃O_7-δ（δ=0.46）单晶压力增强效应（dT_c/dp=4.9KGPa^-1）；YBa₂Cu₃O₇（T_c0=90 K）单晶在压力下临界电流密度随压力变化；外磁场H=30 kO_e时，T_c与磁场、压力关系；压力达16.5 GPa下，Bi₂Sr₂CaCu₂O_x单晶T_c(p)关系（dT_c/dp=-0.4 KGPa^-1）。发现Y系高温超导体的温度压力导数dT_c/dp与T_c0中间呈dT_c/dp=b-mT_c0线性关系（b、m为常数）。结合压力下Y系超导体结构相变和含氧量对T_c影响，分析这类超导体T_c有很强的正压力效应的原因。把实验结果同几种超导电性微观理论模型进行了分析和比较。     

(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。     

室温下Fe62Ni27Mn11（wt%）合金的压致fcc-hcp相变

 本文采用Mao-Bell型金刚石对顶砧（DAC）及高压在位（in situ）粉末X光衍射照相方法研究了Fe₆₂Ni₂₇Mn₁₁（wt%）合金在0~43.2 GPa压力范围内的压致结构相变和等温压缩行为，实验结果表明，该合金在低压时为fcc结构，在19.4 GPa压力附近出现压致fcc→hcp结构相变，直到43.2 GPa一直保持fcc、hcp二相共存；相变过程中，二相的molar体积相同；高压hcp相得晶格参数比值c/a基本上不随压力而变，可以表示为c/a=1.630±0.006；在卸压过程中，hcp相可保持到5.8 GPa，当卸压到常压时，该合金完全恢复到fcc结构；用Murnaghan等温固体状态方程对其压缩数据进行最小二乘法拟合，得到B₀=(166±12) GPa，B₀'=5.2±0.5；本文还给出了该合金的压致fcc→hcp结构相变模型，并对存在很宽的二相共存区间问题进行了初步探讨。     

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。     

纳米CaF2离子电导率和介电常数与流体静压力的关系

 采用惰性气体蒸发和真空原位加压方法，制备了具有清洁界面的平均粒度为14 nm的纳米固体CaF₂，并在0.1 MPa～2.2 GPa压力范围内52个不同的静水压下，分别详细测量出其离子电导率σ和相对介电常数随压力变化的规律。讨论指出：（1）离子迁移通道受压后的变化（大于、等于或小于最佳值），是影响离子电导率-压力曲线峰值的主要因素；（2）当压力从0.66 GPa再增加时，lg σ分三段线性下降，可归因于纳米晶体的三种自由体积；（3）界面层空间电荷极化是造成纳米CaF₂相对介电常数较大的原因，由此可理解介电常数的压力效应，了提高产品的氟离子电导率，用真空原位加压法制备纳米材料时，应当采用高于0.66 GPa的压力。     

Ca2CuO3的高压结构性质研究

 采用金刚石压砧高压装置（DAC）,对具有Cu—O链结构的Ca₂CuO₃的多晶粉末样品进行了高压同步辐射能散X射线衍射实验。实验结果表明,在0～34 GPa压力范围内,Ca₂CuO₃晶体没有发生结构相变,用Birch-Murnaghan状态方程拟合,得到在压力导数B′₀=4时,零压体弹模量B₀=165.4±1.8 GPa。     

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。     

高温高压条件下三氧化二硼相变过程的研究

 详细考察了三氧化二硼在高温高压条件下的相变过程。研究结果表明，在高温高压条件下，三氧化二硼经历了从立方晶系向六方晶系、正交晶系和非晶相的相变。文中还比较详细地讨论了高温、高压两种因素对结构相变的影响，以及静高压熔态淬火方法在非晶态材料制备方面所具有的独到之处。     

氧化镍（绿镍矿）等温压缩及高压相变研究

 本文采用DAC（金刚石压砧高压腔）装置，对氧化镍进行了静水压、非静水压、电导率测量等系统高压实验，获取了氧化镍等温压缩、高压相变及电导率压力效应的新结果，并在实验数据的基础上，对其高压相变与电性及磁性变化关系及体弹性模量作了分析讨论。     

In situ X-ray observation of phase transformation in Fe2O3 at high pressures and high temperatures

A laser-heated sample in a diamond anvil cell and synchrotron X-ray radiation was used to carry out structural characterization of the phase transformation of Fe₂O₃ at high pressures (30-96 GPa) and high temperature. The Rh₂O₃(II) (or orthorhombic perovskite) structure transforms to a new phase, which exhibits X-ray diffraction data that are indicative of a CaIrO₃-type structure. The CaIrO₃-type structure exhibited an orthorhombic symmetry (space group: Cmcm) that was stable at temperatures of 1200-2800 K and pressure of 96 GPa (the highest pressure used). Unambiguous assignment of such a structure requires experimental evidence for the presence of two Fe species. Based on the equation of state of gold, the phase boundary of the CaIrO₃-type phase transformation was P (GPa)=59+0.0022×(T−1200) (K).     

水绿矾的状态方程和高压熔化

 用阻抗匹配法和压电探针技术测量了初始密度为1.714 g/cm³（孔隙率α=ρ₀/ρ₀₀=1.898/1.714=1.107）的水绿矾（FeSO₄·7H₂O）的冲击压缩线,发现其在0～100 GPa范围内存在两个明显相区：含有部分熔融的低压相和完全熔化的高压相。在两个相区内,冲击波速度D和波后粒子速度u可分别描述为：D=0.59+2.06u（u<3.12 km/s）和D=3.18+1.223u（u≥3.12 km/s）。从冲击压缩数据出发,用欧拉有限应变理论得到了其等熵状态方程。其熔化方程可用p_m(GPa) =0.159(T_m(K)/1000)^6.3371+0.69来近似描述。     

A位平均离子尺寸对六方RMnO3多铁化合物的结构和性能调控

实验研究了A位离子的化学内压对Hol-xDyMnO3(0≤x≤1)固溶体相结构物理性质的影响,发现掺杂稀土离子Dy3+所引起的内压力可使具有六方结构的HoMnO3向高压正交钙钛矿结构转变,形成六方相、六方相与高压正交相混相以及高压正交相3个区域.利用Rietveld方法,对Hol-xDyxMnO3的X射线衍射数据进行结...     

Compressibility of Nickel Nanoparticle Chain

We perform the high-pressure energy dispersive x-ray diffraction experiments of nickel nanoparticle chain using a synchrotron source under quasi-hydrostatic compression up to 44.7GPa. There is no phase transition over the pressure range. The bulk modulus Ko, the first pressure derivative of bulk modulus K＇0 and the volume Vo are calculated from the pressure-volume data using the Birch-Murnaghan equation of state. A decrease of compressibility is observed, in agreement with the Hall-Perch effect.     

铝硅酸盐钙钛矿的晶格参数

 本文根据MgSiO₃－CaSiO₃－Al₂O₃系统在高温超高压下（p>40 GPa，T~1 500 ℃）合成铝硅酸盐钙钛矿的实验结果，并通过(Mg,Al)(Si,Al)O₃钙钛矿和(Mg,Fe)SiO₃钙钛矿的对比，研究组分对钙钛矿的晶格常数、畸变和稳定性的影响。查明在650 km的地震波速度不连续面以下的地幔中，Al₂O₃和CaO的存在形式。