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用阻抗匹配法和电探针技术在48~140 GPa冲击压力范围内对化学组分为(Mg0.92, Fe0.08)SiO3、初始密度为3.06 g/cm3的天然顽火辉石进行了冲击压缩实验。根据本工作13发实验数据,结合McQueen等人的数据可以看出,(Mg0.92, Fe0.08)SiO3顽火辉石在冲击压缩过程中,大约经历三个明显区域:低压相区,压力范围为0~40 GPa;混合相区,压力范围为40~67 GPa;高压相区,压力范围为68~140 GPa。在低压相区,D-u关系已由McQueen给出;而在高压相区(68~140 GPa),可由本实验数据得到。由叠加原理计算得到的混合物(Mg0.92, Fe0.08)O(Mw)+SiO2(St)的D-u关系及p-ρ关系曲线明显偏离了实验数据的拟合曲线,从而排除了在高达140 GPa冲击压力下,钙钛矿结构的(Mg0.92, Fe0.08)SiO3发生向氧化物化学分解相变的可能性。对高压相区的实验数据进行拟合,可以得到(Mg0.92, Fe0.08)SiO3钙钛矿的Grüneisen参数γ。通过三阶Birch-Murnaghan有限应变状态方程,由冲击波实验数据得到了零压等熵体积模量K0S=259.6(9) GPa及其对压力的一阶偏导数K′0S=4.20(5),其ρ0=4.19 g/cm3。(Mg0.92, Fe0.08)SiO3钙钛矿冲击压缩下的密度数据与PREM密度剖面吻合很好,支持钙钛矿为主要成分的下地幔模型。 相似文献
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利用高能炸药爆轰驱动冲击波、狭缝扫描闪光隙高速照相技术和阻抗匹配解原理,在10~100 GPa压力范围内,测量了BaCO3和TiO2粉末混合物的冲击绝热数据。同时,利用轴对称柱面和平面爆轰装置,进行了该混合物样品的冲击后回收实验和回收样品的X射线衍射分析,考察BaTiO3的冲击合成。测量出的冲击绝热数据,以冲击波压力和比容平面上的结果为例,在约30和45 GPa两个压力值时,比容发生明显跃变。冲击绝热数据与回收样品X射线衍射分析结果相结合,判断出,这两个跃变分别对应于TiO2从锐钛矿相转变到高压β-TiO2相,BaCO3与TiO2开始急剧化学反应合成出BaTiO3并放出CO2。此外,在压力为10 GPa左右作回收实验,其回收样品的X射线衍射分析表明TiO2由锐钛矿相完全转变为金红石相。 相似文献
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在60~110 GPa冲击压力(估算温度为2 300~4 800 K)范围内进行了5发原始样品为(Mg0.92,Fe0.08)SiO3顽火辉石的冲击压缩回收实验,对回收样品进行的X射线衍射(XRD)和红外吸收光谱(IR)分析结果表明:(1)回收样品的主相均是单链状结构硅酸盐,而非钙钛矿结构;(2)回收样品中均未观察到氧化物SiO2和(Mg0.92,Fe0.08)O的XRD 和IR特征谱线;(3)回收样品的XRD、IR特征谱线变得简略,并发现了与原始样品有某些不同的特征谱线,随冲击压力增加,这种变化趋于明显;(4) 通过对比冲击压力在85 GPa以下和97 GPa以上回收样品的XRD、IR特征谱线,没有观察到明显的新谱线特征出现。结合先前的冲击Hugoniot状态方程实验数据分析,可以认为:在冲击压缩过程中样品处于钙钛矿结构,在冲击卸载过程中样品发生了由钙钛矿结构向单链状结构的逆转相变;特别是,在实验的温度压力范围内,不可能发生由(Mg0.92,Fe0.08)SiO3向SiO2和(Mg0.92,Fe0.08)O的化学分解相变,顽火辉石的高压相——钙钛矿结构是稳定的。回收样品和原始样品的谱线差异可能对应于高压加载或卸载过程引起的某种晶格畸变,而高压加载导致钙钛矿型顽火辉石晶格畸变的可能性更大。这一结果将对下地幔矿物学模型的建立和下地幔地震波探测结果的解释提供基础物理依据。 相似文献
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介绍利用液氮致冷技术实现低温靶的冷却及样品气体的液化,并通过二级轻气炮对液态气体加载进行平面冲击压缩,实验分别测得10~57 GPa一次冲击压缩下液氮和液态CO的Hugoniot关系数据。这些实验数据结果显示,33 GPa以上比其以下更容易压缩,这种现象本质是氮发生离解相变消耗内能的一种表现形势。液态在20 GPa以下表现为一种稳定的压缩过程,而在其以上则伴随有较为复杂的化学反应现象产生。此外,实验研究还发现,20 GPa以下N2和CO两种分子液体的冲击压缩特性非常相似。 相似文献
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用阻抗匹配法和压电探针技术测量了初始密度为1.714 g/cm3(孔隙率α=ρ0/ρ00=1.898/1.714=1.107)的水绿矾(FeSO4·7H2O)的冲击压缩线,发现其在0~100 GPa范围内存在两个明显相区:含有部分熔融的低压相和完全熔化的高压相。在两个相区内,冲击波速度D和波后粒子速度u可分别描述为:D=0.59+2.06u(u<3.12 km/s)和D=3.18+1.223u(u≥3.12 km/s)。从冲击压缩数据出发,用欧拉有限应变理论得到了其等熵状态方程。其熔化方程可用pm(GPa) =0.159(Tm(K)/1000)6.3371+0.69来近似描述。 相似文献
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介绍了一种简便易行的降低疏松固体物质冲击波温度的方法,其要点是用液体石蜡充填样品的空隙。以用粉末锐钛矿压装成型的样品为例,对比了不充填和充填液态石蜡时冲击波作用的结果。在同样的冲击加载条件下(均为钢飞片,撞击速度为3.16 km/s),估算两种样品中达到的压力分别为36.3 GPa和46.8 GPa,平均温度分别约为4.7×103 ℃和2.0×103 ℃,即:充填液态石蜡的样品中压力增加了约10 GPa,但平均温度降低了近3×103 ℃。对冲击后回收样品的分析结果表明,不充填石蜡样品的主要产物为金红石,即冲击波产生的高温起了主要作用。而充填液态石蜡时,主要生成β-TiO2高压相,即高压起了主要作用。 相似文献