Электрофизические и термодинамические свойства ударно-сжатых кальция, калия и скандия

• Автор: Шахрай, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 109 с. : ил.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ГЛАВА 1. Используемые методы создания высоких динамических давлений

и регистрация электрического отклика ударно-сжатых металлов

§1.1. Используемые устройства для разгона ударников

§1.2. Измерительная ячейка и ее ступенчатое ударно-волновое нагружение

§1.3. Регистрация профиля давления и электросопротивления образца в условиях

ударно-волнового нагружения

§1.4. Регистрация электропроводности в ударно-волновом эксперименте

ГЛАВА 2. Экспериментальные данные по электропроводности ударносжатых кальция, калия и скандия

ГЛАВА 3. Реконструкция уравнения состояния Ми-Грюнайзена и ударной

адиабаты твердого тела по его изотерме

§3.1. Общие соотношения физики ударных волн для расчета термодинамических
параметров ударного сжатия
§3.2. Реконструкция решеточной составляющей уравнения состояния МиГрюнайзена твердого тела по его изотерме
§3.3 Тестовые расчеты ударных адиабат окиси магния по изотерме высокого
давления
§3.4. Тестовые расчеты ударных адиабат исследованных металлов по изотерме
высокого давления
§3.5. Уравнения состояния для Са, К и Ш) и их фаз высокого давления Ш>-П, Ю>-
IV, К-П, К-Ш, Са 2, Са 3, Бс-И
ГЛАВА 4. Электрофизические свойства калия, кальция и скандия при
высоких давлениях и температурах
§4.1. Термодинамические состояния кальция в ударных волнах
§4.2. Электрофизические и термодинамические свойства ударно-сжатой
несоразмерной фазы скандия Бс-Н
§4.3. Электропроводность ударно-сжатого калия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Изменения физических свойств конденсированных сред при уменьшении межатомного расстояния в результате сильного сжатия является фундаментальной проблемой физики высоких давлений. Эта проблема охватывает широкий спектр научных тем, среди которых важное место занимают исследования элементов периодической таблицы Менделеева.
В последние годы была обнаружено, что фазы высокого давления представительного ряда элементов в частности металлов I, II, IV и V групп периодической системы Ы, К, Шэ, Сэ, Са, Бг, Ва, 81, Лэ, БЬ, В1, 8с проявляют неожиданную тенденцию при полиморфных переходах. В области давлений до 100 ГПа плотность упаковки и симметрия каждой последующей по давлению фазы вопреки принятым представлениям оказываются не выше, а ниже, чем у предыдущих фаз.
Понижение симметрии и плотности упаковки сложных структур в фазах высокого давления элементов I и II групп к которым относятся К, Са, Бс связывают с переходом Б-электронов в б- или р-зону при сильном сжатии. Электроны частично занимают направленные в пространство между атомами орбитали, что приводит к уменьшению плотности заряда на ядре и потере сферической симметрии атомов и, в конечном итоге, к появлению сложных структур.
Превращения металлов первых периодов в разнообразные непредсказуемые структуры связаны с немонотонным изменением электросопротивления. В частности при переходе в низкоплотные так называемые несоразмерные фазы высокого давления Шэ и Бс наблюдается увеличение электросопротивления, а при последующих переходах в более плотные модификации - уменьшение
По мере продвижения в область более высоких давлений было обнаружено, что некоторые элементы, испытав ряд фазовых переходов с понижением симметрии и плотности упаковки, при достаточно высоком

следствием высокой температуры образца в силу его высокой сжимаемости. Оцененная температура образцов при 60 вРа составляет свыше 3000К, при этом изменение плотности относительно ее исходного значения составляет
3.3 раза.

400 >
Рис.2.1. Осциллограмма эксперимента по измерению электропроводности калия в условиях ступенчатого сжатия до 35 ГПа.
Рис.2.2. Осциллограмма эксперимента по измерению электропроводности калия в условиях ступенчатого сжатия до 60 ГПа.
Time, |is Jime
Рис.2.3. Осциллограмма эксперимента по Рис.2.4. Осциллограмма эксперимента по измерению электропроводности калия в измерению электропроводности калия в условиях ступенчатого сжатия до 45 ГПа. условиях ступенчатого сжатия до 65 ГПа.
Кальций - плотностью 1,55г/см3 и температурой плавления 842°С при нормальных условиях [63] Образцы для исследований изготавливались из фольги толщиной 120мкм и чистотой 99,5%. Следует отметить, что реакционная способность кальция заметно ниже, чем у калия, тем не менее на открытом воздухе он быстро покрывается оксидной пленкой, поэтому как и в случае с калием изготовление образцов и монтаж измерительной ячейки осуществлялись в вакуумном боксе, заполненном сухим гелием марки ВЧ.