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冲击压缩钽的高压行为研究:保持体心立方相直到熔化

  据外媒报道, 劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员在罗彻斯特大学激光能量学实验室(LLE)的Omega激光设备上探索了激波压缩钽的高压行为。 这项工作表明钽在高压下没有遵循预测的相变化,而是保持体心立方(BCC)相一直到熔化。

  这项工作的结果发表在《Physical Review Letters》的一篇论文上,重点是研究人员如何研究钽在纳秒量级的几兆压强下的熔化行为。

  这篇论文的主要作者Rick Kraus指出:“这项工作为材料如何在如此极端的条件下熔化和反应提供了一种改进的物理直觉。这些技术和改进后的知识库现在正被应用于了解岩石行星的铁核是如何凝固的以及跟更多程序相关的材料。”

  Kraus表示,这项研究解决了长期以来关于钽的高压和高温相图的争论,表明BCC是高压下的稳定相,熔体曲线比以前的许多测量都更陡。

  除了钽相图本身的科学重要性之外,这项工作是更广泛努力的一部分,通过开发出动态压缩平台来达到精确限制熔化和凝固转变的目的。这些努力有助于确保研究人员在预测一个动态事件的结果时能正确地模拟这些转变。

  这项工作代表了极端条件下材料原位表征的新前沿。在以前的实验中,激波压缩下的熔化是通过激波速度或光学性质的不连续变化间接推断出来的。“能够‘观察’这种结构从固体到液体的转变是非常令人兴奋的,”该研究的论文合著者Federica Coppari补充道。

  在这样的极端条件和短时间尺度的实验中,研究人员清楚地确定了熔体,他们帮助限制了熔体随时间变化的行为并发现这样的动态实验是在观察平衡相边界。

  实验使用欧米茄激光器的单束激光在钽样品中产生强烈的冲击波。该团队利用另外12束射线创建了一个基于等离子体的X射线源--用于X射线散射测量。在每一个连续的实验中,研究小组增加了样品中冲击波的强度,通过使用X射线衍射诊断来评估钽的状态。

  Kraus说道:“我们观察到从固态BCC到BCC和液态钽的混合相再到完全液态钽的转变过程。通过利用我们从这些实验中获得的过渡压力以及之前关于钽的状态方程信息,我们也能限制钽的熔化温度。”

  研究人员们已经在高压条件下对钽进行了大量的研究并测量了不同的熔化曲线。“因此,对于我们来说,能够解决高度研究材料中的争议是非常重要的,这样我们就可以确保我们使用的是被研究团体接受的正确技术,”Kraus称。

  【来源:cnBeta.COM】

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