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晶粒尺寸对锐钛矿TiO2相变压力的影响

同步辐射装置用户科技论文集 1999年第1期 254-257页

作者：崔启良周镭等吉林大学超硬材料国家重点实验室，长春130023 中国科学院物理研究所，北京100080

采用在位高压Raman光谱和高压同步辐射能散X射线衍射技术，在室温下对晶粒尺寸为10nm的锐钛矿TiO2进行了压致相变研究，压力范围分别为42．9GPa和23．0GPa，实验结果表明，在16．3GPa TiO2发生了一次结构相变，由原来的锐钛矿结构变为α... 详细信息

采用在位高压Raman光谱和高压同步辐射能散X射线衍射技术，在室温下对晶粒尺寸为10nm的锐钛矿TiO2进行了压致相变研究，压力范围分别为42．9GPa和23．0GPa，实验结果表明，在16．3GPa TiO2发生了一次结构相变，由原来的锐钛矿结构变为α－PbO2结构（TiO2-Ⅱ），该相变是不可逆的。同体材料TiO2的高压相变结果比较，由于晶粒尺寸的效应，纳米尺寸的锐钛矿TiO2的相变压力明显高于体材料的相变压力。

关键词：钛矿相变压力晶粒尺寸

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压力下钒发生相变的第一性原理计算

东南大学学报（自然科学版） 2009年第5期39卷 1028-1032页

作者：王家佳陈爱华李瑜璞于金吴三械东南大学材料科学与工程学院南京211189 东南大学江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室南京211189 南京大学化学化工学院南京210008

利用投影缀加波方法对金属钒加压至400GPa左右的结构相变过程进行了第一性原理研究.计算了相变中的热力学转变压力和失稳转变压力,并对相变前后的电子性质进行了研究.结果表明:钒在低压下为体心立方结构,随着压力增大转变为菱方结构,压... 详细信息

利用投影缀加波方法对金属钒加压至400GPa左右的结构相变过程进行了第一性原理研究.计算了相变中的热力学转变压力和失稳转变压力,并对相变前后的电子性质进行了研究.结果表明:钒在低压下为体心立方结构,随着压力增大转变为菱方结构,压力继续增大最后又重新转变为体心立方结构.热力学计算得到的BCC→rhu(α>109.47°)→rhl(α变压力分别为27,104和310GPa.利用剪切弹性常数C44计算得到的2次失稳压力分别为52和255GPa.能带计算表明,在加压过程中高对称点Γ处靠近费米能级的能带由低压下的非电子占据态变为高压下的占据态,而费米能级以上的电子态密度计算可见明显的s,p-d带间电子迁移现象.

关键词：钒压致相变第一性原理相变压力电子结构

压力作用下KNbO_(3)相变行为的分子动力学研究

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河南科技 2023年第18期42卷 79-84页

作者：张旭龙曹玉莹周龙马治宁夏大学物理学院宁夏银川750021

【目的】研究铁电材料KNbO_(3)在压力作用下的相变行为,分析尺寸效应和电场对KNbO_(3)相变压力的影响,为KNbO_(3)结构和性能的调控提供指导。【方法】基于核壳模型的分子动力学方法,研究KNbO_(3)极化强度和晶格参数随压力的演变行为,分... 详细信息

【目的】研究铁电材料KNbO_(3)在压力作用下的相变行为,分析尺寸效应和电场对KNbO_(3)相变压力的影响,为KNbO_(3)结构和性能的调控提供指导。【方法】基于核壳模型的分子动力学方法,研究KNbO_(3)极化强度和晶格参数随压力的演变行为,分析获得了KNbO_(3)的三个相变压力;研究不同尺寸下KNbO_(3)的相变行为,分析了尺寸效应对相变压力的影响;通过在KNbO_(3)的相变过程中施加电场,分析了电场对相变压力的影响。【结果】研究表明,KNbO_(3)的相变压力依次为2.28 GPa、5.32 GPa和6.61 GPa;当KNbO_(3)体系的原子总数超过60000时,获得的相变压力值是相对稳定的;电场—压力相图表明在电场的作用下相变压力会发生偏移。【结论】相变压力具有非常显著的尺寸效应,电场的大小和方向对KNbO_(3)结构和性能的调控具有重要的指导意义。

关键词：分子动力学相变压力 KNbO_(3)

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纳米晶粒在高压下的相变

物理 2007年第3期36卷 215-220页

作者：何燕王晖刘金芳蒋建中浙江大学材料科学与工程学院新结构材料实验室杭州310027

文章报道了纳米晶粒的晶粒尺寸对压力诱导相变的影响的最新研究进展.采用热力学理论揭示了纳米晶体材料的相变压力与同种大块材料不同的主要因素是体积变化率、表面能差和内能差.通过估算这3个因素的具体大小,可解释文献中报道的实验结... 详细信息

文章报道了纳米晶粒的晶粒尺寸对压力诱导相变的影响的最新研究进展.采用热力学理论揭示了纳米晶体材料的相变压力与同种大块材料不同的主要因素是体积变化率、表面能差和内能差.通过估算这3个因素的具体大小,可解释文献中报道的实验结果,并且可以确定同种大块材料和纳米晶体材料之间的相变压力发生差异的控制因素.在纳米晶体材料中,晶粒尺寸对结构稳定性和相变压力的影响与体系本身有关.

关键词：纳米晶体材料晶粒尺寸效应固-固相变相变压力

0.7～1.8 GPa,室温～1120℃条件下α-β石英相变的弹性参数

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自然科学进展 2002年第8期12卷 866-869页

作者：周文戈谢鸿森赵志丹周辉郭捷中国科学院地球化学研究所高温高压地球动力学实验室贵阳550002 中国地质大学(北京)地矿系岩石室北京100083 北京大学地质系北京100871

为了解高温高压条件下,α-β石英相变过程中的弹性性质,在0.7～1.8GPa,室温～1120℃条件下,利用多顶砧波速测量装置,采用脉冲反射-透射法,测量了α石英以及相变为β石英的纵波速度,弹性纵波穿过单晶α石英的方向为平行结晶轴X方向。实... 详细信息

为了解高温高压条件下,α-β石英相变过程中的弹性性质,在0.7～1.8GPa,室温～1120℃条件下,利用多顶砧波速测量装置,采用脉冲反射-透射法,测量了α石英以及相变为β石英的纵波速度,弹性纵波穿过单晶α石英的方向为平行结晶轴X方向。实验结果表明,随温度升高,α石英的纵波速度开始非线性降低,之后,快速升高,这一现象是由于α-β石英相变引起的,依据晶体对称性与弹性参数的关系确定了α石英的弹性参数(C_(11)),及其随温度和压力的变化关系,同时获得了β石英的弹性参数(C_(11)),实验证实,测量α-β石英相变时的纵波速度,不仅是确定α-β石英相变温度和压力的一种方法,也是校正高压腔体温度和压力的有力手段。

关键词： 0.7-1.8GPa 温室-1120℃ 纵波速度弹性参数 α-β石英相变相变温度相变压力

高压下硬玉及钠铬辉石的晶体结构及物理性质的第一性原理计算

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高压下硬玉及钠铬辉石的晶体结构及物理性质的第一性原理计算

作者：宋岳庭成都理工大学

学位级别：硕士

辉石作为地球上地幔的主要成分,常常用来作地球深度变化的示踪。硬玉及钠铬辉石是地幔中含Na元素辉石的主要赋存形式,了解硬玉、钠铬辉石在高压下的结构变化和相变信息对构建完整地幔矿物学模型、预测Na元素在地幔的赋存形式以及解释硬... 详细信息

辉石作为地球上地幔的主要成分,常常用来作地球深度变化的示踪。硬玉及钠铬辉石是地幔中含Na元素辉石的主要赋存形式,了解硬玉、钠铬辉石在高压下的结构变化和相变信息对构建完整地幔矿物学模型、预测Na元素在地幔的赋存形式以及解释硬玉在超高压变质岩中的成因等都有重要意义。而高压实验条件存在许多限制,随着量子力学的发展和计算能力的提高,第一性原理的应用可以用来验证高压实验数据并能够弥补静高压技术和冲击高压技术的缺陷。本次研究利用第一性原理在平面波赝势密度泛函理论的基础上计算了硬玉和钠铬辉石的基本性质,包括晶格常数,弹性常数,电学性质,光学性质。使用GGA-PBEsol计算出的硬玉在高压下的晶格常数和实验值符合的很好,误差在0.15%内,优于钠铬辉石使用同样方式处理高压下晶胞得出的晶格常数值。多次计算得出的同等压力下钠铬辉石模型的晶胞体积普遍比硬玉大,其原因是在八面体M1位中的铬离子原子半径比铝离子大。同等压力下硬玉的体积模量始终大于钠铬辉石的体积模量,两者的键长在b,c方向上抗压缩程度几乎相似,而键长a方向上的抗压缩程度则是钠铬辉石更强,抗压缩程度的差别主要原因是晶体中占据八面体配位的M1位原子不同;硬玉和钠铬辉石在键长b方向上的变化率都是c方向上的1.3倍。处在相同压力下,硬玉的体积模量均大于剪切模量,虽然硬玉的抗压性和抗剪性均随着压力的增大而增大,但是抗压能力始终大于抗剪能力。压力的增大使得硬玉的延展性增大,维氏硬度公式在硬玉维氏硬度的计算上比另一公式更有说服性;钠铬辉石的体积模量,剪切模量,杨氏模量也随着压力的增大而增大,G/B值和泊松比在20 GPa处达到极值。在计算晶体结构和稳定性判据后,发现硬玉在60 GPa下会发生相变,而钠铬辉石虽然在30 GPa到40 GPa下有晶格常数的异常变化,但是机械稳定性判据证明钠铬辉石不会在研究的压力范围内发生相变(0-40 GPa)。两种辉石的相变压力均大于洋壳最大俯冲深度下的压力,在此最大俯冲深度下,硬玉和钠铬辉石仍然是上地幔Na的主要赋存形式,是洋壳俯冲过程的特征矿物,可以用来作俯冲深度变化的示踪。电学分析显示,能带图显示硬玉是直接带隙绝缘体,压力的增大使得硬玉和钠铬辉石在费米能级以下部分态密度向着低能方向漂移;费米能级以上态密度向着高能方向漂移。这使得硬玉的能带间隙增大,增大了绝缘性。在压力引起的态密度宽度变化中,硬玉比钠铬辉石反应更迅速,反映同等外压下Si-O键较Cr-O键有更多的价键重叠和轨道杂化,使得铝氧八面体的结构强度大于铬氧八面体,宏观上表现为硬玉在高压下抗压程度大于钠铬辉石。光学分析显示,硬玉和钠铬辉石的介电函数的实部和虚部随着压力的增大向着高能方向漂移,峰值增大,介电函数实部在高压下的变化反映在折射率上,介电函数虚部在高压下的变化反映在吸收系数上。硬玉反射谱、吸收谱和折射谱都在紫外光的区间内,而钠铬辉石的光谱区间涵盖紫外光,可见光,红外光。压强增大使得硬玉和钠铬辉石的反射率曲线、吸收系数曲线和折射率曲线波峰向高能方向移动,峰值升高。硬玉的吸收系数曲线边缘比钠铬辉石增加更为剧烈,反映了硬玉的共价性大于钠铬辉石。

关键词：硬玉钠铬辉石第一性原理弹性常数相变压力光电学性质

高压下LiKSO4介电和弹性特性的反常及p—T相图

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