金红石高温高压相变的Raman光谱特征

以Ar作压力介质,在准静水压力条件下,利用激光加热DAC技术和显微Raman光谱原位测试技术,在0~35 GPa压力范围开展金红石的高温高压相变研究。在室温条件下,金红石结构TiO2于13.4 GPa开始转变成斜锆石相,于21 GPa时转变完全,并直到35 GPa时斜锆石相稳定存在。在压力分别为29.4和35.0 GPa时,用YAG激光器发出的波长为1.064μm的红外激光束扫描加热样品,TiO2斜锆石高压相转变成另一Pbca结构高压相。卸压时,Pbca相于26.3 GPa时转变成斜锆石相。斜锆石相转变成Pbca相需要加热才能发生,而卸压时却在较小的压力区间即迅速转变完全,两相转变压力边界在28 GPa左右。进一步卸压,斜锆石相直到11 GPa仍稳定,在7.6 GPa时斜锆石相与-αPbO2相两相共存,5 GPa时完全转变成-αPbO2相,并直到常压该相以亚稳定态存在。

AlPO_4高温高压相变研究

利用配有电阻炉外加热装置的金刚石对顶砧及紧装式六面顶高压容器,在500—1700℃和常压至17.8GPa温压范围内,对AlPO_4进行了实验研究。常压下,磷铝石(石英型AlPO_4)向鳞石英型AlPO_4转变的温度约为778℃,鳞石英型向方英石型AlPO_4转变的温度约为1100℃,块磷铝石α-β相转变的温度为586℃。在5.4 GPa和1300℃以下,块磷铝石保持稳定,在5GPa和大于1700℃时,发现AlPO_4分解为Al_2O_3,(刚玉)和P_2O_5鳞石英型AlPO_4在6GPa及500℃转变成斜方晶系新相,新相在室温常压下的晶胞参数为:a=4.930(?),b=7.200(?)和c=6.165(?),鳞石英型AlPO_4及块磷铝石在11GPa以上均变为NiSO_4型结构。文中讨论了AlPO_4与SiO_2的异同,并给出了一个AlPO_4可能的相图。

NaAlSiO_4高温高压相变及产物的X射线衍射研究

采用多顶砧静态高温高压实验装置和X射线衍射分析方法研究了合成霞石NaAlSiO4在压力为22～25GPa,温度为1200～2000℃条件下的相变及其产物的晶体学特征,结合前人研究成果探讨了NaAlSiO4的高温高压相变过程和CaFe2O4型NaAlSiO4的稳定性及其地质意义。结果表明,合成霞石NaAlSiO4在23GPa,1500℃时就可以完全转变为CaFe2O4型NaAlSiO4。结合前人的研究成果可以认为:CaFe2O4型NaAlSiO4在地幔深部可以稳定地存在,并对Na、Al在深部的赋存具有重要意义;随着温度压力条件的变化,CaFe2O4型NaAlSiO4的晶体学参数(晶格常数、晶胞体积和计算密度)发生变化,但变化的幅度不大。

斜锆石(ZrO_2)高温高压相变的Raman光谱研究

以Ar作压力介质,在0～23 GPa压力范围内,利用金刚石压腔装置（DAC）和激光加温技术,采用显微拉曼光谱进行原位测试,对处于准静水压力条件下的斜锆石开展高温高压相变研究。研究结果表明：室温下斜锆石ZrO2于3.4 GPa时开始发生相变,到10.4 GPa时其明显转变成一个空间群为Pbca的斜方相。此新相随着压力升高,直到15.3 GPa,仍稳定存在。通过研究,首次获得了Pbca相的拉曼谱图。随后在15.3 GPa压力下进行了激光加温后淬火,结果发现,加热前的Pbca相又转变成了空间群为Pnam的PbCl2结构类型的高压相,该相直到实验最高压力23 GPa仍稳定存在。

CL⁃20热膨胀和相变的ReaxFF⁃lg分子动力学模拟

为研究六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)的高温热膨胀及相变规律,采用分子动力学方法和价角势能截距修正的ReaxFF-lg反应力场,考察了ε-、β-和γ-CL-20的相变温度和热膨胀系数。为验证力场适用性,计算了常温下三种晶型CL-20的密度、晶胞参数、晶格能和升华焓。采用三阶Birch–Murnaghan状态方程拟合了0~280 GPa压力范围内ε-CL-20的p-V曲线,得到体积模量及随拟合压力升高的变化规律。高温相变分析表明,ε-和γ⁃CL-20在398~423 K产生相变,其中ε→γ相变在常压下发生,而γ→ε相变需加压0.5 GPa以上;β-CL-20在448 K下转变为ε晶型。热膨胀系数分析表明,ε-CL-20高温热膨胀过程无明显各向异性,而β-和γ-CL-20分别在c方向和b方向表现出各向异性。研究结果表明,修正的ReaxFF-lg反应力场适用于ε-、β-和γ-CL-20的高温高压相变研究,对于β-和γ-CL-20的热膨胀研究精度有待进一步提高。