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。     

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。     

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。     

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。     

C60高压X射线衍射研究

 采用同步辐射X光源和能量色散法对高纯C₆₀粉末样品进行高压原位X光衍射实验。由金刚石对顶压砧高压装置（DAC）产生高压,用已知状态方程的Pt粉末作内标,由Pt的衍射数据确定样品压力,最高压力达30 GPa。实验结果表明：室温常压下原始C₆₀样品为面心立方结构,晶格常数a=1.420 86 nm。高压下C₆₀的结构有所变化：从p=13.7 GPa开始,(311)线发生劈裂,形成低对称相;随着压力增加,衍射线逐渐变宽,强度逐渐变弱,压力超过25 GPa,衍射背底隆起,C₆₀开始转化成非晶相;在30 GPa左右,衍射线条完全消失,标志着向非晶相转化过程的完成。人们也对C₆₀样品不同压力的高压“淬火”相进行了X光衍射实验。采用非静水压的装样方式,最高压力达44 GPa,结果在30 GPa以上,C₆₀也转变为非晶相。最后我们对C₆₀晶体的压致非晶化现象进行了初步的讨论。     

钙钛矿（GaTiO3）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38 GPa，YAG莱塞加热温度近1 000 ℃以上，用红宝石荧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，GaTiO₃(Ⅰ)由斜方晶系在10 GPa时直接向六方GaTiO₃(Ⅱ)结构相变，体积变化为1.6％；1 000 ℃加热及其非静水压条件下GaTiO₃(Ⅰ)由斜方晶系首先转变为四方晶系GaTiO₃(Ⅲ)转变压力为8.5 GPa，体积变化为0％，继续增加压力导15 GPa，GaTiO₃(Ⅲ)向GaTiO₃(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10.4 GPa，K₀'=5.6时，K₀=(210±7)GPa，此数据是根据Birch-Murnaghan状态方程求得的体模量。     

三聚氰胺(C_3N_6H_6)的高压Raman与压致结构相变研究

本文在8 7GPa压力范围内研究了三聚氰胺(C3N6H6)的高压原位Raman光谱。通过内、外Raman活性模的压致效应,发现在1 5GPa和6 0GPa压力下该分子晶体发生了压致结构相变。用空间群相关原理确认在1 5GPa压力下它从单斜相转变为三斜相;在6 0GPa压力下又发生了另一次结构相变。然后在室温高压条件下对三聚氰胺进行了原位同步辐射能量散射x-ray衍射实验(EDXD),在14 7GPa压力范围内,观察到常压下为单斜晶系的三聚氰胺经历了两次压致结构相变。在1 3GPa下,三聚氰胺分子晶体从单斜相转变为三斜相;在8 2GPa又转变为正交相。本实验结果为利用三聚氰胺碳氮有机分子晶体高温高压合成超硬C3N4共价晶体的研究提供了重要信息。     

高温高压下C3N6H6分解产物的研究

 采用高温高压方法分解缩聚三聚氰胺（C₃N₆H₆），得到一种棕黑色粉末。经过X射线粉末衍射分析，产物主要由未完全分解的原料、碳和分解过程中的过渡相组成。透射电镜观察结果显示，过渡相在某一方向具有长周期结构；在扫描电镜下观察形貌，产物为片状组织，且其中有少量气孔；X射线能散结果表明，C∶N≈3.27∶1（原子比）；此外，进行了红外吸收谱和X射线光电子能谱测试，产物主要键合状态是C(sp²)＝N和C(sp²)—N。     

石墨相C3N4的高温高压研究

为了得到超硬相的C3N4,利用石墨相C3N4(gC3N4)为实验的初始原料,利用六面顶压机高温高压实验技术,对gC3N4进行了高温高压研究.实验结果表明,在5.2 GPa、600 ℃和5.2 GPa、800 ℃两个压力和温度点,制备的样品经过X射线衍射(XRD)分析,样品仍然为gC3N4,当温度升到1000 ℃时,发现样品发生了变化,经XRD和X光电子能谱（XPS）分析,gC3N4完全分解为石墨.     

高压下Ti_2AlN-Al的热稳定性研究

研究了在高压条件下Ti2Al N-Al的热稳定性。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的实验结果表明,Ti2Al N-Al的稳定性与压力的关系较小。在不同压力(3、4和5 GPa)下,Ti2Al N-Al反应的最低温度在500~600℃之间,反应产物主要依赖于温度。900℃保温、保压20 min,Ti2Al N-Al基本反应完全,反应的最终产物主要为Al3Ti和Ti N。     

Formation of diamond powders from melamine under high pressure and high temperature

High pressure pyrolysis of melamine has been attracting great interest recently, due to it being considered as a suitable precursor to realize the g-C₃N₄ and even superhard C₃N₄. In this work, we studied the detailed pyrolysis behavior of melamine at 22 GPa. Melamine was stable at 800 ℃, and decomposed to diamond in the form of powder at 1500-2000 ℃ under this pressure condition. At 2000 ℃, the pure cubic diamond powders with 0.1-0.5 μm grain size were obtained. The diamond particles exhibited euhedral forms and dispersed to each other, we proposed that these novel features were caused by the presence of liquid N₂ and NH₃ during diamond formation. The high pressure pyrolysis of melamine may provide a new means of producing micrometer-sized diamond powders.     

六角相B-C-N化合物的高压相变研究

采用原位高压同步辐射能散X射线衍射和金刚石压砧技术,实验研究了新型超硬材料六角相B0.47C0.23N0.30的高压相变及物理特性,压力范围为1.4～30 GPa.实验结果表明,六角相B..47C0.23N0.30在14.9 GPa压力下发生了相变,形成的新相为六方纤锌矿结构.计算得到了具有六方纤锌矿结构的B0.47C...     

氧化硅（Si3N4）—稀土氧化物陶瓷的超高压烧结研究

 在5~7 GPa，600~1 800 ℃的压力-温度范围内对组份为氧化硅-稀土氧化物微粉混合物（3α-Si₃N₄+0.5La₂O₃+0.5Pr₆O₁₁（mol.%））的烧结产物进行了研究。所得结果表明其成相规律与Sialon体系在高温高压下烧结时不同。在直到5 GPa的高压下，α-Si₃N₄表现出相当高的稳定性，并不转变成β相。当烧结温度低于1 600 ℃时，烧结体仍然由以α-Si₃N₄为基础的固溶体及稀土氧化物组成，而后者则表现出一系列相变化。当压力超过6 GPa、温度高于1 600 ℃时，物料烧结成一个新的单相高压结构ReSi₃O₂N₄。其衍射数据可以用一个正交点阵来拟合。其晶格参数为：a=1.298 3 nm，b=0.814 0 nm，c=0.428 5 nm。     

纤锌矿氮化硼及其应用的研究（Ⅱ）——纤锌矿型氮化硼的等温状态方程

 使用两种不同的高压在位X光衍射法，研究了用爆炸法合成的纤锌矿型氮化硼（wBN）在室温下的等温状态方程。一种方法是用转靶X光角色散粉末衍射法，研究了它在0~40 GPa压力范围内的等温压缩行为。结果表明，wBN在0~40 GPa的压力范围内是稳定的，没有发生结构相变。通过p-V数据对Murnaghan方程拟合，得到wBN在p=0时的等温体模量B₀=(335±34) GPa及其对压力的一阶导数B₀'=4.21；另一种是用同步辐射X光能量色散衍射法，研究了它在0~25 GPa压力范围内的等温状态方程。实验中，使用了改进的自动加压的DAC高压装置，此装置保证了实验中衍射角θ₀固定不变。将获得的p-V数据仍用Murnaghan方程拟合，得到wBN在p=0时等温体模量B₀=(280±56) GPa，及其B₀'=4.39。     

氮化碳的高压同步辐射研究

 采用金刚石对顶砧及原位同步辐射实验技术,对高温高压有机催化反应制备的氮化碳材料,进行了室温及直到44 GPa压力条件下的原位高压同步辐射X射线衍射研究,并用最小二乘法拟合了样品的Murnaghan型等温状态方程。结果表明,在室温及直到44 GPa压力条件下,石墨相C₃N₄和待定的正交相CN材料都是稳定的,没有发生明显的相变,推测正交相CN材料可能是原始材料三聚氰胺和三聚氰氯在高温高压条件下催化热解产生的某种高分子有机聚合物。     

偏硼酸钡低温相晶体在高压下的电学性质与相变

 在金刚石压砧装置上，采用电容和电阻测量方法研究了偏硼酸钡低温相晶体（β-BaB₂O₄）在室温下和16 GPa内的电容、电阻与压力的关系。实验结果表明，它的电容在2.1、4.6、6.4、8、9.5、10.7 GPa左右都有一个突变。这说明β-BaB₂O₄内部的结构状态在这些压力下都发生了变化，可能发生了相变。还发现β-BaB₂O₄样品在较高压力下已发生了非晶化转变，而且是不可逆的，在卸压后被保留下来。这个非晶化转变的压力大约在11~12 GPa。     

氮化硅（Si3N4）微粉的超高压烧结研究

 氮化硅（Si₃N₄）是具有优良性能的陶瓷材料，具有广泛的工程应用前景。但由于这种化合物属于共价结合性质并具有很高的熔点，陶瓷的烧结需要在很高的温度下进行。本文探讨了在超高压力下这种材料的烧结行为的变化。对含有AlN、Al₂O₃及少量La₂O₃添加物的Si₃N₄微粉在3~7 GPa，800~2 000 ℃的压力温度范围内进行烧结，并应用X射线衍射、扫描电子显微镜观察及密度测量等方法研究了烧结样品。结果表明高压力可以大大促进Si₃N₄的α→β转变及固相反应，降低烧结温度。高压下烧结过程分为两个阶段：低温下以粉末粒子结合为主要内容的过程及高温下各物相间的相变和固相反应为主的过程。研究表明，超高压力下烧结没有改变所研究组份样品的复合相组成。