光对非晶硫结晶及快速压缩对橄榄石稳定性影响的研究

论文摘要

非晶材料晶化行为的研究对于认识非晶材料结构、晶化机制以及调制材料的物理、化学特性具有重要意义。本文通过快速增压法制备出大尺寸且稳定性相对较高的非晶硫,对光引起的非晶硫晶化行为进行了研究。矿物在高温高压下的结构稳定性一直是高压地学领域备受关注的基础课题,我们采用本课题组自行设计的快速增压设备,首次对快速压缩作用下橄榄石矿物的结构稳定性进行了研究。本论文主要包含三个方面,其一是光诱导非晶硫晶化行为研究,属于常压下的物性研究;其二是快速压缩作用下橄榄石的结构稳定性研究,属于高压下的物性研究;其三是铟钇金属间化合物力学性能的第一性原理计算,属于理论计算。主要内容如下:（一）光诱导非晶硫晶化行为研究。结合同步辐射X射线衍射以及拉曼光谱研究了光诱导的非晶硫晶化行为。发现随着入射X射线强度的增加,非晶硫样品在曝光区域内的衍射谱出现结晶峰,说明入射光可以引起非晶硫晶化。拉曼光谱研究发现随着激光强度和曝光时间的增加,非晶硫中聚合链的含量降低,说明激光可以引起聚合链到S8环的转变。（二）快速压缩作用下橄榄石的结构稳定性研究。结合不同的温度效应,研究了快速压缩过程对橄榄石结构稳定性的影响。分别在293 K、373 K、473 K、573 K、673K、773 K温度下将橄榄石快速压缩至3 GPa,以及在873 K、973 K、1073 K、1173 K温度下培烧2小时后再将橄榄石在室温下快速压缩至3 GPa。采用同步辐射X射线衍射、红外吸收光谱、拉曼光谱以及扫描电镜等方法分析了上述回收样品的结构和微观形貌。研究结果表明橄榄石结构稳定,未发生因温度及快压导致的相变和脱水。回收的橄榄石微观形貌发生变化,晶粒细化,颗粒间距减小。由于回收样品中存在残余应力以及晶粒细化,橄榄石822 cm-1和854 cm-1拉曼特征峰出现展宽和位移。（三）铟钇金属间化合物力学性能的第一性原理计算。本文基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对铟钇（In-Y）金属间化合物的力学结构稳定性、弹性性质和热力学性能进行了研究。通过结构优化得到了In3Y、InY、InY2三种金属间化合物的晶格常数,发现与实验值比较吻合。弹性常数的计算结果表明In-Y金属间化合物的结构是稳定的,由弹性常数推算出In3Y、InY、InY2三种合金的体积模量、杨氏模量、剪切模量、泊松比和各向异性等力学性质,发现InY2合金的体积模量、杨氏模量、剪切模量要比其它两种的值大,其抗形变能力更强。本文还预测了In-Y金属间化合物的热力学性质,如德拜温度、热导率,通过第一性原理计算得到的In-Y金属间化合物的力学和热力学性质为In-Y合金材料的实际应用和材料设计提供了参考。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 何亚丽

导师: 刘秀茹

关键词: 合金,非晶硫,橄榄石,第一性原理,高温高压,拉曼光谱

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 西南交通大学

基金: 西北工业大学凝固技术国家重点实验室开放基金(SKLSP201843)

分类号: O469

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.001382

总页数: 48

文件大小: 2912K

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