金属铈分别在低温和高压下相变的中子衍射研究
发布时间：2020-06-04 20:02
【摘要】：Ce是一种典型的f电子过渡金属元素。在f电子的影响下，，Ce与锕系元素的相结构有许多相似之处。因为Ce自身不具有放射性与毒性,所以被研究人员看作是一种研究锕系元素性质的理想模拟材料。因此,对铈的相变进行研究能帮助人们建立起模型,进而对锕系元素进行模拟。目前,尽管已经经过了多年的研究,铈的压力-温度相图上的相边界还存在很多争议。本文利用中子衍射技术研究铈在低温下的相变特点,同时使用30吨两面顶压机进行室温高压下Ce的相变研究。由于30吨压机无法达到较高的压力,为了后续更高压力的研究,使用巴黎-爱丁堡压机进行标压实验并对不同组装的压力效率差异进行分析,同时对加热组装进行设计与测试。主要结论如下:(1)对Ce样品进行升降温中子衍射实验,发现整个升降温过程中没有出现β相。γ-Ce→α-Ce相变发生在100 K和150 K之间,同时伴随体积塌陷16.8%。当温度回升时,发现α-Ce-y-Ce相变的温度点在180K和250K之间。该相变存在很大的相变滞后效应,具有较大的相变潜热。由谢乐公式可知,降温过程中出现的γ-Ce衍射峰半高宽增加现象,是α相生成使γ相晶粒尺寸减小引起的。根据γ-Ce衍射峰的半高宽以及两相错配度的变化,推测两相界面为半共格界面并且存在位错。由以上特点推测γ-Ce-α-Ce相变属于位移型相变,不是马氏体相变。(2)使用30吨压机进行室温金属Ce的高压中子衍射实验。利用铁为标压物质,成功获得常压、0.7GPa、1.3GPa和2.2GPa下的中子衍射谱。结果发现,0.7GPa的时候α相仍然没有出现。而1.3 GPa的时候γ相消失,出现明显的α相峰,没有发现两相共存,说明1.3 GPa的时候γ相与α相之间的相变己经结束。(3)使用巴黎-爱丁堡压机开展高压中子衍射实验。利用铁为样品,成功获得不同压力下样品的中子衍射谱,并对单凹曲面封垫和双凹曲面封垫的稳定性进行了分析。结果显示,双凹曲面WC压砧获得更高的压力效率和更好的稳定性。同时,双凹曲面封垫可以稳定的承受100 MPa的负载压力,而单凹曲面封垫在80 MPa左右的负载压力下就开始不稳定而发生放炮。通过对加压前后封垫厚度的对比,发现加压过程中封垫边缘处的厚度对组装的稳定性非常重要。凹槽增强了封垫的侧向支撑能力而保持了封垫边缘处的厚度,是保证双凹曲面封垫具有更好稳定性的主要原因。
【图文】：
自身无毒无放射性，所以铈也被看作研究锕系元素性质的理想模型。逡逑Ｋｏｓｋｅｎｍａｋｉ与Ｇｓｃｈｎｅｉｄｎｅｒ综合了上世纪六、七十年代的实验结果，给出了铺的压逡逑力－温度相图，如图１．１［９］，受到当时高压实验技术的限制，压力范围较小，低温实验较逡逑多。后来Ｓｃｈｉｗｅｋ等人利用大腔体压机研[偭烁呶孪拢嵯嘧湮畔嗟墓蹋⒔岷锨板义先搜芯扛隽祟娴难沽Γ露认嗤迹缤迹保菜尽８菀郧暗难绣常危椋耄铮欤幔澹鲆哺鲥义狭祟娴难沽Γ露认嗤迹缤迹保乘劲牛薄３Ｑ瓜拢孀盼露冉档停伲茫宕笤荚冢玻叮冲澹嘶徨义戏⑸啾洌桑校茫澹郏保玻保矗荨５蔽露却锏剑保埃埃烁浇保荆茫憧甲湮幔茫澹郏保玻保矗荨ｅ义希卞义
本文编号：2696905
【图文】：
自身无毒无放射性，所以铈也被看作研究锕系元素性质的理想模型。逡逑Ｋｏｓｋｅｎｍａｋｉ与Ｇｓｃｈｎｅｉｄｎｅｒ综合了上世纪六、七十年代的实验结果，给出了铺的压逡逑力－温度相图，如图１．１［９］，受到当时高压实验技术的限制，压力范围较小，低温实验较逡逑多。后来Ｓｃｈｉｗｅｋ等人利用大腔体压机研[偭烁呶孪拢嵯嘧湮畔嗟墓蹋⒔岷锨板义先搜芯扛隽祟娴难沽Γ露认嗤迹缤迹保菜尽８菀郧暗难绣常危椋耄铮欤幔澹鲆哺鲥义狭祟娴难沽Γ露认嗤迹缤迹保乘劲牛薄３Ｑ瓜拢孀盼露冉档停伲茫宕笤荚冢玻叮冲澹嘶徨义戏⑸啾洌桑校茫澹郏保玻保矗荨５蔽露却锏剑保埃埃烁浇保荆茫憧甲湮幔茫澹郏保玻保矗荨ｅ义希卞义
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