几种常用传压介质的静水压性及其对状态方程测量的影响

论文摘要

在高静压实验中,只有当样品被流体介质包围的情况下才能实现真正的静水压环境。随着压力的升高,流体传压介质均会固化,不可避免地会存在偏应力。偏应力及与之相伴的各向异性弹性应变,使得精密测量固体材料的晶体结构、状态方程、以及弹性性质等变得更为复杂和困难。为了正确理解材料在高压下的各种物理性质,有必要对各种传压介质在高压下的静水压性进行较系统的研究。本文从不同方面研究了DAC样品腔中的静水压性,研究内容和主要结论如下:（1）较系统地研究了几种常用传压介质（硅油、液氩、液氦）的静水压极限。使用了几种不同的方法,分别研究了红宝石荧光谱和立方结构晶体的晶格参数在偏应力存在的压力环境中的响应特征,由此,我们给出了硅油和氩的静水压极限分别约为25 GPa和45 GPa。在我们研究的压力范围内,并未观察到氦的非静水压迹象。我们发现,通过测量立方晶系晶体各晶面间距的压缩比以及红宝石荧光谱R1-R2峰的距离随压力变化的方法能得到各种传压介质静水压极限较自洽的结果。（2）利用晶格应变理论结合线宽分析法对DAC样品腔中的应力状态进行了分析,建立了确定应力连续和应变连续条件在实际情况中所占权重的方法,避免了在对DAC加载侧向XRD衍射实验结果分析中对弹性模量与晶粒边界的应力应变连续条件作任何假设与外推,对材料高压强度的测定有实际应用价值。（3）在非静水压对高压物态影响方面,以NiO为例,采用液氩做传压介质,得到了更好的静水压实验结果,通过和他人非静水压研究结果比较,获得了非静水压对状态方程测量影响有价值的认识。总之,我们对DAC样品腔中的静水压性问题进行了初步研究,除了用传统方法考察了几种传压介质的静水压极限之外,还利用晶格应变理论结合线宽分析法对DAC样品腔中的应力状态进行了分析,并以NiO为例研究了非静水压性对状态方程测量与高压相变研究可能造成的影响,同时也得到了一些关于材料高压屈服强度与弹性性质的有用的信息。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 DAC样品腔中的静水压性的研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 高压ADXD实验原理和技术
• 2.1 X射线衍射实验原理
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 布拉格方程
• 2.2 高压粉末衍射
• 2.3 ADXD实验数据处理
• 2.4 金刚石对顶砧压腔及相关实验技术
• 2.4.1 金刚石对顶砧压腔
• 2.4.2 金刚石
• 2.4.3 封垫技术
• 2.4.4 红宝石压标
• 2.4.5 传压介质
• 2.4.6 金刚石砧面同心度与平行度的调节
• 2.4.7 封垫打孔与复位
• 2.4.8 样品和传压介质的装填
• 参考文献
• 第三章 晶格应变理论
• 3.1 晶格应变理论简介
• 3.1.1 宏观与微观环境下的应力与应变
• 3.1.2 应力连续模型下的晶格应变
• 3.1.3 应变连续模型下的晶格应变
• 3.1.4 实际晶体的晶格应变
• 3.2 晶格应变理论的应用
• 3.2.1 侧向衍射
• 3.2.2 差应力t的估计
• ij的估计'>3.2.3 弹性劲度常数C_ij的估计
• 参考文献
• 第四章 几种常见传压介质的静水压性比较
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 非静水压性对NiO高压物性的影响
• 5.1 引言
• 5.2 实验
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 NiO的结构
• 5.3.2 NiO的状态方程
• 5.3.3 NiO的弹性性质
• 5.4 总结
• 参考文献
• 第六章 全文总结与下一步设想
• 致谢
• 攻读硕士期间发表或已接收的文章