Si-C-SiO_2体系在高压变质条件下的结构相变

根据高能机械球磨与地球板块间的碰撞具有的碰撞局域性和剪切应力的相似特点,采用高能机械球磨与静高温、高压技术,按照质量比m(Si):m(C):m(SiO2)=65∶14∶21制成样品,人工合成柯石英.用X射线粉末衍射对经高能机械球磨后的样品进行了结构表征.结果表明:得到合成柯石英的最低条件是3.8 GPa和873K;合成的柯石英为单斜柯石英,与天然矿物中发现的柯石英晶体的结构相同.     

一种由α-石英到柯石英转变的新途径

静高压合成柯石英的压力和温度的实验条件是提出地球板块折返假说的基础. 然而，静高压没有反映局部碰撞和剪切应力的因素. 本文考虑了这些因素，提出了一种利用高能机械球磨与静高压相结合的,可以模拟地表柯石英合成的实验室研究方法. 发现了存在一个机械球磨时间阈和一种由机械碰撞引起的α-石英中间亚稳相, 其静高压致晶化成柯石英的条件为3.0GPa，923K，小于1.0min. 沿袭传统的板块折返假设，对应此条件的板块俯冲深度应比Coes的结果浅20km。发现了10s量级的柯石英的短时间快速合成现象. 此方法合成的柯石的Raman峰，涵盖了以前得到的天然柯石英和人工合成的柯石英的Raman信息. 阐明了此方法合成的柯石英在地质科学上的含义，并提出另一种可能的地表柯石英形成机制.     

合成柯石英Pcos,min的影响因素分析

研究了局域动态碰撞、局域高压、亚稳态以及其它一些因素对柯石英静态最小合成压力的影响,系统分析实验室合成柯石英Pcos,min数据,讨论地表柯石英的形成机制。     

高压变质二氧化硅矿物的矿物物理研究

对高压变质二氧化硅的典型矿物──柯石英进行了晶体学研究，确定了理想柯石英的结构模型，据此绘出理想柯石英的四元环堆积模拟图并计算出晶胞参数，与实测天然样品的X衍射面网指标经计算所得的晶胞参数对比，估算出高压变质柯石英的受压敏感方位是a轴方向；采用共价配住势模式计算出不同温压条件下键长、键角的变化，探索了柯石英与石英相互转变的分子动力学问题，估计出柯石英的相变压力约为3．9GPa，并对石英柯石英的可逆互变的动力学问题进行了解释，这对高压变质二氧化硅矿物的成固和成矿作用的研究具有重要的意义。     

柯石英最小静态形成压力与地表柯石英形成新机制及其地学意义

指出了实验室柯石英最小静态形成压力对判断地表柯石英形成机制的重要性．报道了诸多因素,包括动力学因素对柯石英最小静态形成压力（Pcos,min）的影响．分析了已有文献的实验室Pcos,min数据,指明了它们和不均匀局域高压微区压力与表观测量压力的关系．提出不均匀局域高压微区的作用模型;分析了局域高压微区与大尺度板块折返形成地表柯石英特征的差异．最后,对地表柯石英的形成机制进行了讨论．指出地表中因组成物质和应力的不均匀性,可形成许多小尺度不均匀局域高压微区,它们在造山带的断裂带剪切带中,受外界因素（如地震波和／或挤压剪切力等）的影响,容易形成柯石英,是可能性最大的地表柯石英形成机制;而板块折返假说虽然可以解释地表柯石英的形成,但是一种可能性很小的机制．     

柯石英最小静态形成压力与地表柯石英形成新机制及其地学意义

指出了实验室柯石英最小静态形成压力对判断地表柯石英形成机制的重要性.报道了诸多因素,包括动力学因素对柯石英最小静态形成压力(Pcos,min)的影响.分析了已有文献的实验室Pcos,min数据,指明了它们和不均匀局域高压微区压力与表观测量压力的关系.提出不均匀局域高压微区的作用模型;分析了局域高压微区与大尺度板块折返形成地表柯石英特征的差异.最后,对地表柯石英的形成机制进行了讨论.指出地表中因组成物质和应力的不均匀性,可形成许多小尺度不均匀局域高压微区,它们在造山带的断裂带剪切带中,受外界因素(如地震波和/或挤压剪切力等)的影响,容易形成柯石英,是可能性最大的地表柯石英形成机制;而板块折返假说虽然可以解释地表柯石英的形成,但是一种可能性很小的机制.     

纳米SiO2在高压高温下的结构转化

以纳米SiO₂粉体为原料, 在高压高温下研究其晶化过程. XRD和Raman谱表明, 纳米SiO₂在常压1 000~1 600 ℃条件下, 晶化成α-方石英和少量的鳞石英; 在2.0~3.5 GPa, 320~1 100 ℃条件下, 晶化成α-石英; 在3.9 GPa, 320~1 100 ℃条件下, 晶化成柯石英.      

硅掺杂量对柯石英形成条件的影响硅掺杂量对柯石英形成条件的影响

以不同质量比的α\|石英和硅混合粉体作为初始原料, 利用高能机械球磨和高压高温处理相结合的方法, 考察硅元素含量对柯石英形成条件的影响. 用X射线衍射(XRD)和Raman谱表征实验产物. 结果表明, 在高压高温密封条件下, α\|石英晶粒表面的Si与氧原子的吸引力较强, 阻碍了近邻原子位移, 从而制约了从六方α\|石英到单斜柯石英的马氏体型同质异构变化.     

用热力学方法计算柯石英-斯石英的相边界

正确地确定柯石英和斯石英间的相边界对岩石学、地球物理和矿物物理等有着很重要的意义。本文利用热力学方法分别对现在常用的三种不同的柯石英-斯石英的相变熵和相变焓进行了计算,通过分析并和实验对比,认为33.81KJ/mol和14.1J/mol分别为柯石英-斯石英最合理的相变熵(ΔS0298)和相变焓(ΔH0298),用它们计算出来的相边界的斜率为0.0028,和实验值(0.0026)的相对误差很小。     

非共识项目的设立给基础研究源头创新带来新希望

通过科学基金“地表柯石英的模拟合成及其形成机制的研究”项目的评审、批准和研究的具体实例，阐明基金评审制度改革，设立非共识项目的政策，极大地鼓励和推动了基础研究的原始创新。     

高渗透水泥浆高温高压流变性研究

随着油气开采难度的增大,对固井质量和固井水泥浆添加剂的要求越来越高,需要研制开发出新型高渗透水泥浆体系。借助美国产Fann50流变仪,研究了温度和压力对高渗透水泥浆流变性的影响,并与常规水泥浆进行了对比。分析结果表明,一定压力下,高渗透水泥浆的动切力、表观粘度随温度的升高而逐渐降低,流性指数减小;一定温度下,压力对高渗透水泥浆体系流变参数的影响不如温度明显。高渗透水泥浆比常规水泥浆体系具有更好的热稳定性。运用宾汉、幂律、卡森、赫切尔巴尔克莱(H B)、带剪切稀释系数等5种模式对实验数据进行了拟合分析,结果表明,H B模式是描述高渗透水泥浆高温高压流变性的最佳模式。     

难熔金属钽、钼、钨的高温高压状态方程及声速的第一性原理研究

难熔金属的高压熔化曲线在动-静高压实验之间存在巨大争议,而在发生冲击熔化之前是否存在固-固相变是目前的研究热点问题.本文以3种典型难熔金属钽、钼、钨为例,通过第一性原理晶格动力学方法,计算了钽、钼、钨的声子色散曲线.采用准谐近似的方法,获得了Hugoniot状态方程以及Hugoniot声速.对于钽和钨的声速计算表明,其基态体心立方结构在高压下一直保持其稳定性;而钼的晶格动力学计算表明其基态结构的稳定性在高压下消失,而钼的Hugoniot声速在175–275GPa区域内发生了拐折,这一结果证实了冲击波实验中对于钼的声速测量的结果:在210GPa压力附近声速发生间断.     

TATB高温高压下初始分解反应的分子动力学模拟

在凝聚相含能材料的反应过程中,反应体系往往需要高温高压的反应条件,且其中原子、分子的反应往往具有不同于气态分子的反应路径.因此,除需对体系分子的结构及电子性质进行计算分析外,还需对体系分子做反应动力学分析.本文采用ReaxFF分子动力学方法模拟了凝聚相下1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)分子的初始反应过程,通过对分子产物随时间的分布、分子产物在不同时间段内的分布等分析,总结了其在反应初期的一些反应过程.结果显示,C-NO2键的断裂及质子转移为引起更复杂化学反应的初始反应.     

高压水射流破碎高围压岩石损伤场的数值模拟

利用ALE(arbitrary lagrange-euler)算法,考虑到一般情况下岩石处于高围压状态,建立了高压水射流冲击高围压岩石的数值模型.分析了高压水射流冲击下高围压岩石的损伤演化过程,指出岩石破碎过程呈阶跃式;通过对比无围压状态下岩石和高围压状态下岩石在高压水射流作用下破碎坑演化情况,指出处于高围压状态下的岩石损伤沿轴向的演化速率明显低于无围压状态下的岩石,沿径向的损伤演化受围压影响较小.通过分析4个典型单元在不同速度射流冲击下损伤演化情况,表明在提高射流速度可明显提高射流破岩效率,并在理论上对射流速度与射流破岩性能的关系进行了解释.     

QHD32-6油田N2泡沫驱高温高压可视化实验研究

利用高温高压可视化填砂管,研究了静态和动态条件下N2泡沫驱油过程中原油与泡沫的流动规律及其驱油机理,并对QHD32-6油田N2泡沫驱泡沫体系进行优化.实验结果表明：压力的增大有利于更多N2溶入原油中,使原油黏度下降,有利于原油的采出;随温度升高,N2泡沫在填砂管模型中的封堵作用逐渐减弱.在90℃下,N2泡沫体系仍具有较高的阻力因数,说明该体系具有良好的耐高温性能.随注入速度的增加,泡沫产生的阻力因子增大;但压力过大容易形成气窜影响采收率,因此,应将注入速度控制在1～2 mL/min.     

塔河油田高温高盐苛刻油藏高效起泡剂优选与性能评价

 为进一步提高塔河油田高温高盐油藏的采收率,探索高温高盐油藏泡沫驱油的可行性,通过Ross-Miles 法,以泡沫综合值为评价指标优选了耐高温耐高盐起泡剂体系,评价其稳定性、表/界面张力和高温高压下泡沫起泡性能,并通过物理模拟实验研究了泡沫对地层的适应性和驱油效果。实验结果表明:优选的起泡剂为HTS-1 两性表面活性剂,高温高盐稳定性好,且能使油水界面张力降低到10^-1 mN/m 数量级;在高压高温下起泡剂的起泡和稳泡性能大幅度提高,且随着压力的增加,起泡性能有进一步增加的趋势;单管岩心物理实验证明泡沫对地层有较广的适应性,在一定地层渗透率范围下,泡沫的封堵性能随渗透率的增大而增强,超过一定渗透率后泡沫的封堵性能下降;驱油实验显示出泡沫能有效封堵高渗层,实现液流转向,并能提高洗油效率,采收率增值达到17%左右。     

Experimental measurement of the electrical conductivity of single crystal olivine at high temperature and high pressure under different oxygen fugacities

At 1.0?4.0 GPa and 1123?1473 K and under oxygen fugacity-controlled conditions (Ni+NiO, Fe+Fe₃O₄, Fe+FeO and Mo+MoO₂ buffers), a YJ-3000t Model six-anvil solid high-pressure apparatus and a Sarltron-1260 Impedance/Gain-Phase analyzer were employed to conduct an in situ measurement of the electrical conductivity of single crystal olivine. Experimental results showed that: (1) within the range of experimentally selected frequencies (10³?10⁶ Hz), the electrical conductivity of the sample is of great dependence on the frequency; (2) with the rise of temperature (T), the electrical conductivity (σ) will increase, and the Arrenhius linear relationship is established between lgσ and 1/T; (3) under the control of oxygen buffer Fe+Fe₃O₄, with the rise of pressure, the electrical conductivity tends to decrease whereas the activation enthalpy and independent-of-temperature preexponential factor tend to increase, with the activation energy and activation volume of the sample estimated at (1.25±0.08) eV and (0.105±0.025) cm³/mol, respectively; (4) under given pressure and temperature conditions, the electrical conductivity tends to increase whereas the activation energy tends to decrease with increasing oxygen fugacity; and (5) the mechanism of electrical conduction of small polarons can provide insight into the behavior of electrical conduction of olivine under high pressure and high temperature.     

Q345钢轴心受力构件高温下设计参数与可靠度分析

我国现行的钢结构设计规范中提出了各类钢材常温下设计指标,但尚未有高温下的设计指标。为了分析高温下钢材的设计指标,收集了152组Q345钢材高温材料性能数据,得到Q345钢材高温下材料性能不定性的统计参数;利用ABAQUS建立有限元模型,计算高温下Q345轴心受力构件承载力360组,从而获得Q345钢轴心受力构件高温下计算模式不定性的统计参数;基于统计结果采用一次二阶矩法,通过MATLAB编制程序提出了Q345钢轴心受力构件高温下抗力分项系数。对提出的系数进行可靠度校核分析,结果表明,满足建筑火灾下的可靠度要求,具有较好的可靠性。     

高温高压煤复电阻率各向异性实验研究

摘要：电阻率各向异性是影响煤储层电法勘探的重要因素,针对煤样复电阻率各向异性的参数评价,本文对焦作地区煤矿储层沿平行和垂直层理方向分别钻取了煤样,并在高温高压条件下测量得到了相应的复电阻率频谱。为了定量分析温度、压力对煤样复电阻率各向异性的影响,文中建立了煤样不同方向频散参数（界面极化频率、模值频散度、弛豫时间）与温度压力的对应关系,电阻率各向异性系数与温度、压力的对应关系。结果表明：平行层理方向频散参数均与温度、压力呈现良好的线性关系,垂直层理方向频散参数的线性关系不如平行层理方向好;任意方向煤样频散与温度、压力的响应关系都可以用弛豫时间来定量评价;随温度增大各向异性系数增大,随压力增大各向异性系数变化不明显。研究结果可为更精确的定量评价温度、压力对煤储层电各向异性的影响提供实验基础和理论参考。     

高温、高压LDMOS导通电阻的特性

本文提出了高温、高压LDMOS的等效电路,讨论了LDMOS泄漏电流及其本征参数在高温下随温度变化的规律.根据分析,漏pn结的反向泄漏电流决定了LDMOS的高温极限温度,导通电阻与温度的关系为Ron∝((T)/(T1))y(y=1.5～2.5).