宝石翡翠的合成、热行为和热稳定性的研究

 按硬玉分子组成配料，在1 350~1 550 ℃的高温下灼烧，然后淬火到室温得到具有硬玉组成的玻璃；在5.0 GPa，1 450 ℃下晶化，合成了宝石翡翠，其尺寸可达到Φ12 mm×6 mm，并通过差热分析及高压下的淬火分析研究了翡翠在常压下及高压下的熔点变化。利用淬火、退火及老化试验研究了人工翡翠宝石的稳定性。结果表明，人工翡翠宝石的热稳定性与天然翡翠相同。     

人造聚晶翡翠宝石

 综述了翡翠宝石的人工合成的进程及各种实验结果，给出了6×8MN六面顶高压装置的压力和温度工作曲线，对比了两面顶高压装置及六面顶高压装置上合成翡翠宝石的优缺点及解决办法，并做了合成高品级翡翠宝石的尝试。     

透辉石翡翠的成核和生长

 详细地研究了在4.0 GPa下，晶化时间为60 min，由非晶态玻璃转化成透辉石翡翠的晶化过程中，温度参数对人工透辉石翡翠的硬度和结晶度的影响。要使合成的透辉石翡翠的硬度达到天然翡翠的硬度，并且非晶态玻璃相全部结晶成透辉石翡翠，晶化温度不能低于1 400 ℃。此外，利用SEM研究了透辉石翡翠的晶体生长情况和晶粒编织情况，并就其成核与生长进行了讨论。本实验发现高温有利于透辉石翡翠形成均质结构，晶粒纤维更有序、粗壮、编织紧密。     

纳米SiO2形成柯石英的p-T相图

 使用纳米SiO₂粉体为原料,在2.0～4.2 GPa、150～1200 ℃范围内进行了一系列的高压高温实验研究,得到了该压力温度范围内晶化产物α-石英与柯石英的p-T相图,而且该相图中的相边界在650 ℃以下斜率为负,在650 ℃以上基本水平。通过X射线衍射仪（XRD）、Raman光谱仪（Raman）、傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、DSC-TGA差热分析仪（TG-DTA）-等表征手段,发现纳米SiO₂原粉中水分（包含Si－OH和吸附水）的存在能显著降低合成柯石英的温度和时间,在4.2 GPa压力下得到了目前合成柯石英的最低温度190 ℃。常压下,合成的柯石英在800 ℃以下能够稳定存在,在1 000 ℃以上转化为α-方石英。     

人工翡翠的高温高压合成及表征

模拟天然翡翠成矿原理,采用优化的合成工艺,在高温高压下将非晶质的翡翠成分粉末转化为晶态翡翠,部分合成翡翠的质地温润细腻、色泽均匀,具有高档翡翠的品质。X射线衍射(XRD)物相分析和扫描电镜(SEM)显微分析结果表明:合成样品结晶矿物为硬玉,且结晶程度较好,晶粒细密,编织致密有序。拉曼光谱显示,合成翡翠的拉曼特征峰位与天然翡翠一致,且谱线尖锐,表明其结晶程度高。合成翡翠的硬度、密度和热稳定性等常规宝玉石参数也与天然翡翠接近。研究发现,在实验所采用的温度、压力范围内,温度对合成翡翠晶粒的生长和编织情况有很大的影响。     

叶蜡石高温高压相变的荧光光谱研究

 对合成金刚石过程中，叶蜡石经高温高压淬火后的不同部位进行了研究。发现叶蜡石的两条荧光线14 428 cm^-1和14 398 cm^-1在高温和高压作用下均发生蓝移，温度压力共同作用比温度压力分别作用时两峰的蓝移明显减小。通过合成金刚石的温度、压力条件的共同作用，仅在靠近合成样品位置的叶蜡石发生了相变。本文认为造成蓝移的原因是温度压力的作用使电子能级或成键电子能级发生改变。     

固溶体60%NaAlSi2O6-40%CaMgSi2O6在高温高压下的相图的研究

 在1.0~5.0 GPa、700~1 750 ℃条件范围内，对固溶体0.6NaAlSi₂O₆-0.4CaMgSi₂O₆进行了研究，探讨了该固溶体在高温高压下的存在行为，研究了由非晶态玻璃向翡翠转化过程中p-T作用的相图，得到的透辉石翡翠的晶胞参数为a=0.943 9 nm，b=0.857 3 nm，c=0.523 3 nm，β=107.28°和V=0.417 02 nm³。本实验中合成的宝石级翡翠为色泽温润，具有玻璃光泽，半透明的极富观赏性的透辉石翡翠。     

正交试验法优化金刚石复合片合成工艺

 通过正交试验法,以磨耗比、电阻、完整性、硬度为指标,设计了金刚石复合片的合成工艺。正交试验可以减少合成工艺试验次数,优化合成工艺。试验结果表明,较合理的烧结工艺为：合成压力5.5 GPa,升温速度为200 ℃/min,保温时间16 min,冷却时间14 min,烧结温度1 350 ℃。从压力、温度和时间等因素的影响方面讨论了金刚石复合片的性能。认为：适当地提高温度有利于提高磨耗比及硬度;延长加热时间有利于性能均匀性的提高;延长冷却时间可减少残余热应力。     

高压下β-FeOOH纳米固体结构转变的研究

 以化学水解法合成的β-FeOOH纳米微粉（平均粒径在12 nm左右）为原料，分别在0.0~4.5 GPa和200~350 ℃的压力和温度范围进行冷压和热压处理。实验结果表明，冷压对β-FeOOH纳米固体的结构没有明显影响，但却使它的热致相变（从β-FeOOH相到α-Fe₂O₃相）温度从常压下的203.8 ℃提高到4.5 GPa压力下的274 ℃，接近常规体相材料的相变温度。而在一定的热压条件处理下，首次发现了从β-FeOOH相到α-FeOOH相的结构转变，并在4.5 GPa、200 ℃的热压条件下得到了转变过程中的一个新的亚稳相。从压力和温度对纳米微粒的作用角度，对上述实验结果进行了讨论。     

D-D结合型金刚石聚晶的高压合成研究

 为了探索功能金刚石聚晶的高压合成，使其具有优异的透红外和散热性能，我们采取了提高合成压力、温度和尽量减少结合剂的办法进行试验。首先探索如何使合成的金刚石聚晶具有D-D型结合，然后尽量减少结合剂，以合成出高密度的D-D型金刚石聚晶。为了尽量减少结合剂含量，不用粉末混合法，而是分别采用7~14 μm和63~80 μm粒度的金刚石为原料，与纯Ni或Ni₇₀Mn₂₅Co₅合金为基底积层组装，通过高温高压下触媒金属向金刚石晶粒间渗透进行烧结生长。在6.3 GPa的压力和1 440~1 650 ℃的不同温度下分别保持3~40 min。所得到的金刚石聚晶在触媒金属渗透得充分的区域形成了D-D结合型结构，而没有发现碳化物生成及金刚石表面石墨化等现象。     

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。     

高岭石的高温高压相图及其地学意义

 用阻抗匹配法和PZT压电探针技术,在100 GPa的冲击压力范围内测量了初始密度分别为1.375 g/cm³和2.001 g/cm³两种孔隙度叙永石样品的Hugoniot状态方程。根据其p_H-ρ_H线所给出的高温高压相变点,用Grüneisen状态方程计算其相变点压力所对应的温度,并结合常压下受热相变的温度值,建立了“高岭石/Al₂O₃+SiO₂+H₂O”的温度-压力相平衡图。通过该相图与线性地热线的交点推断：高岭石至少可在上地幔50 km深处作为一种含水（OH^-）矿物而稳定存在;或在俯冲板块中至少于133 km深处作为一种含水（OH^-）泥质沉积物的过渡相而存在。     

Gd2O2S:Eu荧光谱及能级的高压研究

 在21 500~11 500 cm^-1光谱区间内测量了Gd₂O₂S:Eu的荧光光谱，测量是在室温和液氮条件下进行的，对122条低温谱线和96条常温谱线进行了指认。识别了Eu³⁺离子⁵D_0~2及⁷F_0~6的39个斯塔克能级中的35个能级。在0~15 GPa压力范围内，研究了Gd₂O₂S:Eu高压下的发射光谱。在压力作用下，发现所有观测到的谱线都红移，强度降低。6个⁵D_0~2能级下降速度大于⁷F_J，⁵D₂、⁷F_2~5多重态的斯塔克劈裂变大，而⁵D₁和⁷F₁的劈裂变小。     

金属性氧化物LaCuO3的高氧压合成及Cu3+态的XPS研究

 本文在成功地用超高氧压（~6.5 GPa）及高温（~980 ℃）合成和结构测定的基础上，首次对金属性化合物中LaCuO₃中的Cu³⁺离子给予标定，并研究了它与绝缘体中Cu³⁺的区别。本论文中合成的LaCuO₃为金属性化合物，电导率测量表明在大于13 K无超导电性迹象。XPS测量给出了LaCuO₃中Cu2p_3/2内层电子结合能相对于La₂CuO₄或CuO中的Cu²⁺向高结合能方向移动了约2.6 eV，这一量值远大于NaCuO₂（绝缘体）中的Cu2p_3/2相对于CuO中的Cu²⁺移动的值，约为1.3 eV。Auger谱测量表明，LaCuO₃的修正了的Auger参数与CuO的基本相同，但L₃VV的Auger电子动能相对CuO移动了2.8 eV。这些位移说明在金属性化合物LaCuO₃中，Cu³⁺处在八面体位置上，它与近邻的Cu³⁺连成单个Cu—O—Cu桥，因此可作为对比p型高T_c含铜氧化物的XPS谱的标准。     

压力对GdoBr:Eu晶场参数的影响

 在室温下测量了GdoBr:Eu的常压和高压荧光谱，光谱范围在13 000~21 500 cm^-1之间，压力至12 GPa。由光谱数据得到了Eu³⁺晶场能级随压力的变化曲线。⁷F_0～5能级随压力的变化规律比较复杂，而⁵D_0~2各能均随压力的升高几乎线性地降低。在基态谱项⁷F的49个状态上进行了晶场拟合计算，所得常压下的5个非零晶场参数分别为：B₀²＝-1 124.0 cm^-1，B₀⁴＝-969.6 cm^-1，B₄⁴＝827.9 cm^-1，B₀⁶＝889.6 cm^-1，B₄⁶＝377.0 cm^-1。高压下的计算结果表明，B₀⁴、B₀⁶这两个晶场参数随压力的增加而增大，B₄⁶随压力的增加而减小，而B₀²、B₄⁴随压力的变化有些起伏。晶场强度在8 GPa以下随压力增加而减小，其后开始变强。     

高压下正戊烷的稳定性研究

 利用Raman散射光谱在碳硅石压腔下研究了常温下的正戊烷从0.07~4.77 GPa的稳定性。结果表明：正戊烷的 CH₃、CH₂对称和反对称伸缩振动2 877 cm^-1、2 964 cm^-1和2 856 cm^-1、2 935 cm^-1以及－(CH₂)_n －同步扭曲振动1 303 cm^-1均随压力增大而基本呈线性向高频方向移动,并在2.47 GPa附近发生过压凝固,这是一种平衡稳定态之外的亚稳态现象。另外推测正戊烷在高压下可能发生固－固相变,最后通过平衡的固液共存相确定了正戊烷的平衡凝固压力为(1.90±0.05) GPa。     

高温高压合成CeTbO3+δ的XPS研究

 经过高温高压合成的CeTbO_3+δ进行了XPS研究，发现在1.0 GPa下，Tb⁴⁺在~600 ℃开始转变成Tb³⁺，而Ce⁴⁺在~800 ℃开始向Ce³⁺转变。在1 000~1 200 ℃形成单相萤石结构化合物CeTbO_3+δ的Ce是以Ce³⁺、Ce⁴⁺混合价形式存在，Tb全部变成Tb³⁺。实验表明，用Ce_3d谱上~888 eV峰的峰位及其与882 eV峰的相对强度变化可以定性判断化合物中是否含有Ce³⁺。研究了高温高压合成的CeTbO_3+δ的稳定性随时间的变化问题。     

铜的高压声速和冲击熔化

 用光分析技术，测量了在一维应变冲击条件下，无氧铜的高压下声速，压力范围为125~170 GPa。将上述结果与Broberg、Morris等和Aльгшуер等过去发表的数据结合在一起，对0~170 GPa整个压力区间的声速数据做了综合分析，给出了声速随压力的变化规律。实验结果发现，无氧铜在156~159 GPa之间开始发生冲击熔化，到170 GPa左右，完全进入液相区；对于处于0~156 GPa固体无氧铜的弹性声速c_l可用ln c_l=1.565 888-2.645 488×10^-2ln p+2.710 681×10^-2ln²p拟合公式描述（p的单位为GPa，c_l的单位为km/s），拟合值与实验值的相对误差小于1.3%。