高温高压下硬水铝石状态方程研究

李明; 李立新; 杨伍明; 张培峰; 高春晓; 贺春元; 郝爱民; 李延春; 李晓东; 刘景; 等

doi:10.11858/gywlxb.2008.03.020

通知推荐：高压下Fe92.5O2.2S5.3的熔化温度（特约稿件）推荐：透明陶瓷的超高压制备研究进展（特约综述）推荐：氢的高压奇异结构与金属化（特约综述）推荐：第二主族氢化物的高压研究（特约综述）推荐：氢氘物态方程研究进展（特约综述）

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高温高压下硬水铝石状态方程研究

李明 , 李立新 , 杨伍明 , 张培峰 , 高春晓 , 贺春元 , 郝爱民 , 李延春 , 李晓东 , 刘景 , 等

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Citation:

高温高压下硬水铝石状态方程研究

1.
河南理工大学物理化学系，河南焦作 454000；
2.
吉林大学超硬材料国家重点实验室，吉林长春 130012；
3.
中国科学院高能物理研究所，北京 100039

通讯作者: 高春晓;

The Behavior of Diaspore under High Pressure and High Temperature

1.
Department of Physics and Chemistry, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China;
2.
National Laboratory of Superhard Materials, Jilin University, Changchun 130012, China;
3.
Beijing Synchrotron Radiation Laboratories, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China

Corresponding author: GAO Chun-Xiao

摘要: 在金刚石压砧装置上，用氧化铝膜作绝热层，借助同步辐射和双面激光加温系统，分析了硬水铝石在高温高压下的结构变化，并分别用理论和实验的方法得出了其结构参数，得到了样品在不同压力温度下的体模量。这对于人们认识和研究地壳结构和地球内部物质的演化具有重要意义。研究发现，在常温和高温时其压缩率有明显不同，在高温高压范围内，其晶格常数和晶胞体积的变化非常接近样品在高压常温下的情况；而在高温低压范围内，情形和常温时有较大差别。在实验过程中并没有发现相变的产生。
- 状态方程 /
- 衍射 /
- 同步辐射 /
- 压缩率 /
- 体模量
Abstract: The high heat conductivity and the high temperature carbonization of diamond make it difficult to achieve high temperature on diamond anvil cell, and the temperature in sample chamber is difficult to control accurately. Here we used sputtered alumina film as heat resistant layer, and an experiment at high pressure and high temperature was performed for diaspore on diamond anvil cell. Most previous experiments about diaspore for structure studying were performed at ambient temperature, and few reports of high temperature experiments were found. The changes of lattice parameters and compressibility of a-, b- and c- axis were investigated. The disputed bulk modulus was obtained by combining the experimental and computational results, and the bulk modulus of sample at high temperature and ambient temperature was compared.
- equation of state /
- diffraction /
- synchrotron /
- compressibility /
- bulk modulus

[1]	Chen Q Y, Zeng W M, Zhou H F, et al. Determination of the Standard Molar Enthalpy of Formation of -AlOOH (Diaspore) [J]. J Chem Thermodynamics, 1995, 27: 443.
[2]	Winkler B, Hytha M, Pickard C, et al. Theoretical Investigation of Bonding in Diaspore [J]. Eur J Mineral, 2001, 13: 343.
[3]	Fockenberg T, Wunder B, Grevel K D, et al. The Equilibrium DiasporeCorundum at High Pressures [J]. Eur Mineral, 1996, 8: 1293.
[4]	Holland T J B, Redfern S A T, Pawley A R. Volume Behavior of Hydrous Minerals at High Pressure and Temperature: I. Thermal Expansion of Lawsonite, Zoisite, Clinozoisite, and Diaspore [J]. Am Mineral, 1996, 81: 341.
[5]	Busing W R, Levy H A. A Single Crystal Neutron Diffraction Study of Diaspore, AlO(OH) [J]. Acta Cryst, 1958, 11: 798.
[6]	Hill R. Crystal Structure Refinement and Electron Density Distribution in Diaspore [J]. J Phys Chem Minerals, 1979, 5: 179.
[7]	Winkler B, Milman V, Hennion B, et al. Ab Initio Total Energy Study of Brucite, Diaspore and Hypothetical Hydrous Wadsleyite [J]. Phys Chem Minerals, 1995, 22: 461.
[8]	Fasshauer D W, Chatterjee N D, Cemic L. A Thermodynamic Analysis of the System LiAlSiO4-NaAlSiO4-Al2O3-SiO2-H2O Based on New Heat Capacity, Thermal Expansion, and Compressibility Date for Selected Phases [J]. Contrib Mineral Petrol, 1998, 133: 186.
[9]	Mao H K, Shu J, Hu J, et al. High-Pressure X-Ray Diffraction Study of Diaspore [J]. Solid State Comm, 1994, 90: 497.
[10]	Ruff A L, Vanderborgh C A. Hydrogen Reduction of Ruby at High Pressure: Implication for Claims of Metallic Hydrogen [J]. Phys Rev Lett, 1991, 66: 754.
[11]	Xu J A, Hu J, Ming L C, et al. The Compression of Diaspore, AlO(OH) at Room Temperature up to 27 GPa [J]. Gophys Research lett, 1994, 21: 161.
[12]	Mao H K, Bell M T. Design and Varieties of the Megabar Cell [J]. Carnegie Institution of Washington Year Book, 1980, 79: 490.

[1]	范大伟 , 许金贵 , 魏舒怡 , 陈志强 , 谢鸿森 . 天然绿帘石原位高压同步辐射X射线衍射研究. 高压物理学报, 2014, 28(3): 257-261. doi: 10.11858/gywlxb.2014.03.001
[2]	范大伟 , 魏舒怡 , 刘景 , 谢鸿森 . 天然黄铜矿原位高温高压X射线衍射研究. 高压物理学报, 2013, 27(6): 828-832. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.006
[3]	赵菁 , 刘景 , 杨洋 , 高振华 , 车荣钲 . 高压衍射实验中的同步辐射光束的定位. 高压物理学报, 1999, 13(4): 283-289 . doi: 10.11858/gywlxb.1999.04.008
[4]	刘景 , 赵菁 , 车荣钲 , 杨洋 . 高压下的同步辐射能量色散粉末衍射. 高压物理学报, 2000, 14(4): 247-252 . doi: 10.11858/gywlxb.2000.04.002
[5]	鲍忠兴 , 顾惠成 , 张芝婷 . PTZ-95/5铁电陶瓷在高压下的压缩率与相变. 高压物理学报, 1987, 1(1): 93-96 . doi: 10.11858/gywlxb.1987.01.013
[6]	鲍忠兴 , 顾惠成 , 张芝婷 . 非晶碳在高压下的压缩率与相变. 高压物理学报, 1988, 2(2): 179-181 . doi: 10.11858/gywlxb.1988.02.014
[7]	王莉君 , 韩顺辉 . Cu100-xZrx金属玻璃压缩率及压力感生晶化现象. 高压物理学报, 1988, 2(3): 254-258 . doi: 10.11858/gywlxb.1988.03.008
[8]	李雪飞 , 张剑 , 刘伟 , 马红安 , 崔启良 , 邹广田 . 氮化碳的高压同步辐射研究. 高压物理学报, 2009, 23(1): 71-74 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.01.012
[9]	崔启良 , 涂宝招 , 潘跃武 , 王成新 , 高春晓 , 张剑 , 刘景 , 邹广田 . 氧化镓的同步辐射研究. 高压物理学报, 2002, 16(2): 81-84 . doi: 10.11858/gywlxb.2002.02.001
[10]	马艳梅 , 周强 , 杨凯峰 , 李雪飞 , 沈龙海 , 崔启良 , 刘景 , 邹广田 . 顽火辉石的高温高压同步辐射研究. 高压物理学报, 2006, 20(1): 11-14 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.003
[11]	沈龙海 , 崔启良 , 李雪飞 . 氮化铝纳米线的高压同步辐射研究. 高压物理学报, 2010, 24(4): 267-270 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.005
[12]	刘冰冰 , 杨海滨 , 池元斌 , 李明辉 , 王立中 . 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. 高压物理学报, 1993, 7(3): 183-190 . doi: 10.11858/gywlxb.1993.03.004
[13]	胡靖宇 , 孙莹 , 王聪 , 赵清 , 张思佳 , 张庆华 , 李延春 , 刘景 , 靳常青 , 禹日成 . Mn3Zn0.8Ni0.2N的高压同步辐射研究. 高压物理学报, 2012, 26(6): 617-620. doi: 10.11858/gywlxb.2012.06.003
[14]	侯琪玥 , 敬秋民 , 张毅 , 刘盛刚 , 毕延 , 柳雷 . 基于同步辐射的X射线成像技术在静高压研究中的应用. 高压物理学报, 2016, 30(6): 537-547. doi: 10.11858/gywlxb.2016.06.016
[15]	刘莉君 , 陈良臣 , 陈红 , 王汝菊 , 张芝婷 , 车荣钲 , 周镭 , 王积方 , 李玉良 , 姚幼新 , 等 . C60高压X射线衍射研究. 高压物理学报, 1993, 7(3): 202-207 . doi: 10.11858/gywlxb.1993.03.006
[16]	马艳梅 , 彭刚 , 李敏 , 李雪飞 , 高玲玲 , 崔启良 , 邹广田 . 镁铝石榴子石的高压X射线衍射研究. 高压物理学报, 2008, 22(3): 305-308 . doi: 10.11858/gywlxb.2008.03.014
[17]	龙新平 , 何碧 , 蒋小华 , 吴雄 . 论VLW状态方程. 高压物理学报, 2003, 17(4): 247-254 . doi: 10.11858/gywlxb.2003.04.002
[18]	王莉君 , Ming L C , Manghnani M H , Balogh J . 用同步辐射和高温DAC装置研究Fe2SiO4的相变动力学过程. 高压物理学报, 1994, 8(2): 153-160 . doi: 10.11858/gywlxb.1994.02.010
[19]	邹勇 , 陈立溁 . 贵金属金的状态方程. 高压物理学报, 2006, 20(3): 308-312 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.03.015
[20]	李健 , 赵慧 , 宁建国 . 爆轰波在60光滑弯管中传播的动力响应过程研究. 高压物理学报, 2013, 27(5): 691-698. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.006

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高温高压下硬水铝石状态方程研究

通讯作者: 高春晓;

1. 河南理工大学物理化学系，河南焦作 454000；
2. 吉林大学超硬材料国家重点实验室，吉林长春 130012；
3. 中国科学院高能物理研究所，北京 100039

收稿日期: 2007-06-09
录用日期: 2007-11-17
网络出版日期: 2008-09-05

关键词:

摘要: 在金刚石压砧装置上，用氧化铝膜作绝热层，借助同步辐射和双面激光加温系统，分析了硬水铝石在高温高压下的结构变化，并分别用理论和实验的方法得出了其结构参数，得到了样品在不同压力温度下的体模量。这对于人们认识和研究地壳结构和地球内部物质的演化具有重要意义。研究发现，在常温和高温时其压缩率有明显不同，在高温高压范围内，其晶格常数和晶胞体积的变化非常接近样品在高压常温下的情况；而在高温低压范围内，情形和常温时有较大差别。在实验过程中并没有发现相变的产生。