《過渡金屬高壓熔化規律研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由蔡靈倉擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：過渡金屬高壓熔化規律研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：蔡靈倉
- 依託單位：中國工程物理研究院流體物理研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高溫高壓極端條件下物質特性研究領域當今存在的一個熱點問題是，在動、靜高壓技術測量的過渡金屬熔化曲線之間存在著巨大的差異。為了澄清這個問題，本項目擬在前人研究的基礎上，以鐵、鉬兩種材料為研究對象，著重在靜高壓實驗中採用國際上新近發展起來的直接測量液相結構技術並排除傳壓介質對測溫結果的可能影響，重新測量其熔化曲線；在動高壓實驗中則通過提高樣品初始溫度辦法和對Hügoniot聲速的精密測量，以期得到從低壓到高壓的多個壓力點上的熔化溫度數據，並與靜高壓的新的測量結果進行比較；最後，再藉助第一原理、分子動力學模擬和熱力學計算等方法，對前人動、靜高壓實驗測量結果的差異原因提出新認識。
結題摘要
高溫高壓極端條件下物質特性研究領域的一個熱點問題是，在動、靜高壓技術測量的過渡金屬熔化曲線之間存在著巨大的差異。為了澄清這個問題，本項目採用新的動、靜高壓實驗技術和理論分析方法，對Fe、Mo兩種材料的熔化曲線及與之關聯密切的固相結構穩定性展開研究，得到一系列新的認識：（1）基於分子動力學模擬的過冷過熱法、兩相共存法和Z方法給出Fe的熔化線具有很好的一致性，可以很好地把Fe在低壓區的靜高壓熔化數據和高壓區的動高壓熔化數據連線在一起，在此理論框架下很好地解決了關於Fe的動靜高壓熔化線不一致的歷史詰難，並得到了我們關於Fe的靜高壓熔化數據的支持。（2）採用DAC載入，基於加熱功率-溫度曲線判據，結合回收樣品形貌分析，獲得了Fe在30~50 GPa壓力區間的靜高壓熔化溫度數據，與最新文獻報導的結果一致；（3）發展了爆轟載入和氣炮載入的高壓聲速測量技術及相應的測量不確定度評定與綜合數據分析方法，有效提高了實驗數據的置信度，並成功套用於Mo和 Ta的衝擊載入高壓聲速測量，實驗結果否認了前人關於Mo和Ta在衝擊熔化前存在固-固相變的推測，該認識得到項目組基於遺傳算法和從頭算密度泛函的晶體結構搜尋方法計算結果的支持；（4）發展了沖載入實驗中樣品預加熱技術，以及高精度、高穩定性的控溫技術和樣品防護支撐技術，並成功套用於Mo和Fe預加溫樣品的高壓聲速測量實驗；（5）採用預加熱衝擊載入技術獲得密實Mo樣品的卸載熔化溫度數據，結合採用疏鬆Mo初始樣品獲得的卸載熔化溫度數據，有效拓展了Mo的動高壓熔化數據的壓力範圍，熔化溫度測量結果得到項目組分子動力學模擬的支持，但仍高於靜高壓實驗數據的外推趨勢。這些認識為進一步理解和掌握過渡金屬的高壓熔化規律，並從動力學角度出發解釋動、靜高壓實驗關於過渡金屬熔化曲線研究結果間的分歧問題奠定了基礎。
