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本论文利用同步辐射以及金刚石对顶砧(DAC)径向衍射在北京同步辐射装置高压站上针对潜在超硬材料WB3、 MoB3,硬质材料β-MoB2、α-MoB2,VB族和VIB族过渡金属元素(V、Nb、Ta、Cr、Mo、W)以及稀土金属元素Gd进行了研究,得到了这些材料的晶体结构相变、状态方程、强度以及织构信息。 1.利用DAC径向衍射技术研究了WB3的状态方程和强度,最高压力为86GPa。用在ψ=54.7°时的径向衍射数据,拟合得到WB3的体弹模量K0=319(5) GPa,体弹模量的一阶导数K0=4.1(2)。通过晶格应变理论对不同压力下的径向衍射数据进行分析,并结合理论计算得到的剪切模量的压力依赖关系,获得了WB3的差应力t随压力的变化关系。发现WB3在~40GPa时发生塑性形变,此时受到的差应力为~26GPa。这个值接近于B6O,小于c-BC2N,但大于γ-Si3N4。 2.利用DAC径向衍射技术研究MoB3、β-MoB2和α-MoB2的强度和状态方程,并与理论计算结果进行了比较。在固定K0为4时,用ψ=54.7°时的衍射数据拟合得到的体弹模量K分别是342(6)GPa、300(8)GPa和323(6)GPa。它们在屈服点的差应力分别为9.1GPa、8.4GPa和17.7GPa。与已有研究c-BC2N,B6O和γ-Si3N4的结果进行了比较,我们所研究的MoBx的屈服强度都远小于这三种材料。从差应力与屈服强度以及硬度之间的关系进行分析,对MoBx是否为潜在的超硬材料进行了讨论。 3.利用DAC径向衍射技术和轴向衍射技术,研究了元素V、Nb、Ta的状态方程、强度和织构,并与文献报道的结果进行了比较。V用准静水压下的实验数据拟合得到的体弹模量是141(5)GPa,Nb和Ta用ψ=54.7°时的衍射数据拟合得到的体弹模量分别是166(2)GPa和175(1)GPa。它们在屈服点的差应力分别为1.58GPa、1.26GPa和4.67GPa。另外,通过研究V在高压下的织构发现bcc相到rhombohedral相的相变及塑性形变是其织构形成和发展的原因。 4.利用DAC径向衍射技术和轴向衍射技术,研究了元素Cr、Mo、W的状态方程、强度和织构,并与文献报道的结果进行了比较。Cr用准静水压下的实验数据拟合得到的体弹模量是191(2)GPa,Mo和W用ψ=54.7°时的衍射数据拟合得到的体弹模量分别是257(3)GPa和287(3)GPa。它们在屈服点的差应力分别为0.72GPa、1.73GPa和4.57GPa。另外,我们通过研究W在高压下的织构发现剪切力导致的塑性形变是织构形成和发展的原因。 5.用径向衍射技术和晶格应变理论研究了Gd的压缩性能和结构相变。用在ψ=54.7°时不同压力下的晶胞参数,拟合得到Gd的静水压下状态方程参数K0=36(1) GPa,K0=3.8(1)。对应最大差应力(ψ=0°)和最小差应力(ψ=90°)时的状态方程参数分别是K0=27(1)GPa,K0=4.2(1)和K0=43(2)GPa,K0=3.7(2)。可以看出,样品的压缩性质与所处的应力状态有很大的关系。另外,差应力会减小结构相变发生时的压力。 另外,本文得到的结果表明径向衍射技术是一种研究材料在高压下的强度和织构的有效工具,它也可以作为轴向衍射实验研究材料状态方程的辅助手段。