LiMn2O4的高压结构相变和状态方程研究

在金刚石对顶砧中,利用原位高压同步辐射X射线衍射和密度泛函理论,研究了高锰酸锂(LiMn2O4)在高压室温下的结构相变和状态方程.研究结果显示:由立方结构到四方结构的结构相变发生在10.7 GPa,并且四方结构保持到实验的最高压力27.4 GPa.实验数据得出立方结构的体弹模量及其一阶导数分别为102.2(3.6)GP...     

高压下Gd“不规则”相变的研究

采用Ｍａｏ－Ｂｅｌ型金刚石对顶砧（ＤＡＣ）及高压在位（ｉｎｓｉｔｕ）粉末Ｘ光衍射照相方法研究了Ｇｄ在０～３７ＧＰａ压力区间内的压致相变和等温压缩行为．实验结果表明：Ｇｄ分别在１２．４８ＧＰａ及２５．６３ＧＰａ发生了由ｈｃｐ→Ｓｍｔｙｐｅ→ｆｃｃ两次结构相变．用Ｍｕｒｎａｇｈａｎ等温状态方程对其压缩数据进行最小二乘法拟合，得到Ｂ０＝（２３．６２±２．１５）ＧＰａ，Ｂ′０＝３．６９±０．３２．本文给出这一压致结构相变模型，初步讨论了这一“不规则”相变的成因．     

高压下铌的强度和状态方程研究

室温下,以氦为传压介质的准静水压环境中加压到41GPa,在两柱全景金刚石对顶砧中加压到70GPa,研究了铌在高压下的强度和状态方程.准静水压下,X射线衍射数据拟合得到的体弹模量和其一阶导数分别为166(2)GPa和3.2(2).铌的差应力与剪切模量的比值(t/G)在超过6GPa后几乎为常数,表明由于塑性形变而发生屈服.结合高压下的剪切模量,发现铌在6GPa时由于塑性形变而发生宏观屈服时受到的差应力约为1.26GPa.差应力从2到6GPa可以表示为t=-0.557(94)+0.306(21)p,其中p是压力,单位是GPa.差应力在30GPa后再次增大,表明铌开始出现强化现象,此时对应的差应力约为1.67GPa.在70GPa时,铌受到的差应力最大,且约为3.96GPa.     

碳化锆/锆涂层炭纤维的制备及其拉伸性能研究

在一定反应温度范围内以熔盐为介质通过炭纤维与金属锆反应制备出碳化锆/锆涂层炭纤维,并在反应温度为800℃时,研究反应时间对碳化锆/锆涂层炭纤维表面相组成、形貌及其拉伸性能的影响。结果表明,800℃可制备均匀致密的碳化锆/锆涂层;且随着反应时间的延长,碳化锆/锆涂层厚度略有增加;涂层后炭纤维的拉伸强度和拉伸模量比原炭纤维的相应值略有减小。     

碳化锆镀层的化学气相沉积

碳化锆是一种重要的高熔点、高强度和耐腐蚀的高温结构材料。为了进一步发展和开发利用高温气冷堆 ,用碳化锆镀层替代碳化硅镀层制备新型的包覆燃料颗粒。采用化学气相沉积的方法 ,选用四氯化锆、丙烯、氢和氩的反应体系 ,在直径为 5 5 m m的流化床沉积炉中制备碳化锆镀层。为控制四氯化锆粉末的流量研制了专用的送粉装置。研究表明碳化锆镀层的密度随沉积温度而变化 ,反应气体中碳锆的原子数比值和氢氩流量比值影响碳化锆镀层性能和结构。在沉积温度 16 0 0℃左右 ,反应气体中碳锆的原子数比值小于0 .5和氢氩流量比值大于 1.0时 ,可以制备出高密度的碳化锆镀层     

高压液体普遍化状态方程的推导和验证

从等温压缩系数定义式出发，引出高压液体状态方程，即Tait状态方程．在此基础上，应用对比态原理，并引入我们提出的化合物构形因子ζ，建立了一个高压液体普遍化状态方程．将本方程用于计算包括一些极性成分在内的多种有机化合物的pVT数据，结果令人满意．     

高压下链状均聚物的状态方程

在似谐振子模型的基础上，获得了一个状态方程，在高压下计算值能很好地与实验值一致，并在广泛的的温度范围内成立。结果表明，对于链状均聚物，链节运动对压力的贡献比链节之间相互作用对压力的贡献大，两者近似地存在一个简单的比。     

高压下碳化锆热力学性质的第一性原理计算

用平面波密度泛函理论计算了碳化锆的弹性常数、晶格常数,所得结果与实验和其他理论值相一致;通过准谐德拜模型研究了相对体积与压强,热膨胀系数分别与压强和温度,以及热容与温度的变化关系,结果表明高压下温度对热膨胀系数的影响很小.     

冲击-斜波加载下锆的动力学特性

本文基于磁驱动装置CQ-4完成了冲击-斜波加载实验设计,开展了金属锆在不同加载条件下先冲击再斜波压缩新热力学路径下的动力学特性研究.实验结果显示,加载压力峰值约为25 GPa,三个样品的波剖面结构依次为弹塑性转变、冲击波和斜波压缩,当冲击加载压力在相变压力附近约10 GPa时可以获取含有明显相变特征的速度波剖面,而冲击压力在20 GPa时冲击波覆盖相变波,速度波剖面无法观测到10 GPa附近的双波结构.加载压力峰值约为44 GPa,速度波剖面无弹塑性转变和相变特征为单波结构.结合多相状态方程和非平衡相变速率方程对锆的冲击-斜波压缩过程进行了数值模拟,计算与实验结果吻合良好,可以较好地模拟锆的冲击-斜波压缩实验过程.     

CeO2高压下的结构相变及热力学性质

【目的】研究CeO2在高压下的结构相变及热学性质。【方法】采用第一性原理计算及准谐德拜模型。【结果】发现CeO2由fcc结构到PbCl2结构的相变压强为37.3GPa,并得到了物态方程、热胀系数、热容、Grüneisen参数、德拜温度等。【结论】成功预测了CeO2的相变压,及两种结构在高温高压下的热力学性质。     

涤纶织物纳米碳化锆粉体的表面改性

使用硅烷偶联剂KH560对纳米碳化锆粉体进行偶联改性处理,再使用改性后的纳米碳化锆粉体对涤纶织物进行整理及染色.利用扫描电镜、红外光谱和热性能测试技术对纳米碳化锆粉体和涤纶织物纤维表面形态、结构和热性能进行了表征.结果表明,纳米碳化锆粉体经过KH560改性之后,团聚现象明显改善,且发生了化学接枝反应,并通过KH560的桥接作用使纳米碳化锆颗粒牢固附着在涤纶纤维表面.涤纶织物经过纳米碳化锆粉体整理之后,起始和终止热分解温度均有所下降.染色之后纤维表面仍粘附有纳米碳化锆颗粒,纳米碳化锆整理对涤纶纤维染色和热性能没有影响.     

高压下MgO状态方程的分子动力学研究

利用引入呼吸壳层模型BSM（Breathing Shell Morid）的分子动力学（MD）结合离子间相互作用势模拟了MgO的状态方程．温度300K时模拟的MgO体积压缩率和实验值基本一致,且模拟的状态方程和实验值也吻合得很好,并进一步模拟了更高压强更高温度下MgO的状态方程．     

黑柱石的高压相变及其压缩性研究

利用金刚石压腔(DAC)和原位同步辐射X射线衍射(XRD)技术, 研究天然黑柱石单晶室温下的高压结构稳定性和压缩性, 实验最高压力为39.5 GPa。实验中观察到黑柱石在19.2 GPa 时从斜方晶系α相(空间群Pnam)转变为单斜晶系β相(空间群P2₁/a), 转变过程中晶胞体积没有明显的不连续变化。利用Birch-Murnaghan状态方程, 对黑柱石单胞体积随压力的变化关系(P-V)进行拟合, 得到α相黑柱石状态方程参数为K₀=118(4) GPa, V₀=671.9(5) A³, K₀′=6.6(7); β相黑柱石初始相变压力P_r=19.2 GPa, 状态方程参数为K_r=157(3) GPa, V_r=599.3(6) A³, K_r′=4 (固定)。此外, 确定了α相和β相黑柱石的轴压缩系数, 并从化学组成和晶体结构压缩性各向异性的角度讨论相变机理。     

氟化锶纳米板的高压相变行为研究

利用原位高压同步辐射X-ray衍射方法对合成的氟化锶纳米板进行高压结构相变研究,发现纳米板在6. 3 GPa和27. 7 GPa发生由立方相到正交相再到六角相的两次结构相变,卸至常压后相变是可逆的.拟合后得到立方相和正交相结构体弹模量分别为85(3) GPa和77(3) GPa.氟化锶纳米板在高压下表现出与体材料相同的相变行为和压缩特性其原因是制备的纳米板存在较多的缺陷,其缺陷的影响与氟化锶体材料中缺陷的影响相同,压力下缺陷处应力较大,导致相变发生.     

基于链流体状态方程的高压流体混合物的粘度模型

在压力型Eyring理论的基础上,结合链流体状态方程建立了一个高压流体混合物的粘度模型。对20个不同的二元体系和1个三元体系,温度在273~373 K,压力在0.1~73M Pa下,共3 075个数据点的计算表明:用一个与温度无关的可调参数,本模型能相当满意地关联高压混合物的粘度,预测结果与文献数据相当吻合,总的平均误差为1.47%,预测平均误差为2.62%。对于烃类混合物,本模型明显优于f-SRK和f-PRSV模型。     

高压下CaTe电子结构及相变的理论研究

基于密度泛函理论,采用Gaussian基矢和有效赝势,分别计算了CaTe的岩盐矿结构、磷化锰结构和氯化铯结构的总能量随压强的变化.结果表明随着压强的增加CaTe从岩盐矿结构转变为磷化锰结构,而后转变为氯化铯结构.相变顺序和相变压强与实验值基本一致,但不存在磷化锰和岩盐矿结构共存的混合结构.另外对CaTe为岩盐矿结构的晶格常数、电子态密度和带隙随压强的变化关系进行了计算和分析.     

高强混凝土及钢纤维高强混凝土高压状态方程的实验研究

利用内径57mm的一级气体炮,对直径50mm厚度10mm的高强混凝土（HSC）及3％的钢纤维高强混凝土（SFRHSC）试件进行平板撞击实验,通过锰铜计测试试件中应力波波形,分析应力波传播速度,得到了材料在应变率约10^5s^-1,压力0.65GPa-2.3GPa下的冲击绝热关系,结合现有试验,给出HSC及SFRHSC的状态方程。     

压应力下混凝土结构碳化试验研究

进行了在碳化箱中加速腐蚀碳化环境状态下的混凝土结构碳化试验,试件为直接受压的应力状态,阐述了试验中采用休哈特控制图对碳化深度数据进行采集和动态统计控制原理,建立了压应力状态下碳化深度动态统计控制模型。试验结果表明,该方法能有效的对钢筋混凝土结构在压应力工作状态下的碳化深度进行动态监测、分析、评价和控制,避免对结构的耐久性及稳定性产生不利影响,造成安全隐患,从而确保在承载环境中钢筋混凝土结构的质量和安全。     

TiO_2的同质多象变体的拉曼光谱特征和高压相变研究

本文对 TiO_2的同质多象变体:金红石、锐钛矿、板钛矿和铌铁矿结构型TiO_2-Ⅱ分别进行了群论分析,并对实测拉曼光谱进行了归属讨论。金红石和锐钛矿的拉曼光谱研究表明,在高压条件下,两者都表现出相变特征。金红石在压力为102kbar 时转变为铌钛矿型 TiO_2-Ⅱ,而锐钛矿在压力为54kbar 时转变为 TiO_2-Ⅱ,并且前者的相变是缓慢的过程,而后者是瞬时转变。本文的研究还显示,金红石、锐钛矿和 TiO_2-Ⅱ的拉曼谱带的频率和压力之间具有线性相关关系,其中每一个变体都有一个谱带与压力成负相关关系。     

ZnO电子结构及高压相变的第一性原理研究

基于屏蔽交换的LDA方法研究了高压下B4及B1相ZnO的能带结构和态密度特性;使用GGA WC交换关联泛函,计算了B4,B3,B2和B1相结构ZnO的基态能量、晶格常数、体模量及其对压力的导数.计算结果表明：ZnO在从纤锌矿（B4）转变为岩盐（B1）结构的过程中,存在着一个亚稳平衡过渡相,即闪锌矿结构（B3）.计算得到的相变压Ptr表明：随着外压的增加,ZnO将依照B4→B3→B1→B2的路径发生一系列的结构相变,相变压依次为Ptr（B4→B3）=3.156 GPa,Ptr（B3→B1）=7.996 GPa,Ptr（B4→B1）=9.855 GPa,Ptr（B1→B2）=253.605 GPa.