高温高压下Fe 3 C状态方程研究

发布时间：2025-06-26 06:09

　　原始地球的吸积过程、内地核各向异性、地磁场起源与演化、地球深部碳循环等前沿热点问题都与地核的组分和状态密切相关。经六十多年的研究,现已确认内地核主要成分是铁镍合金,同时存在少量轻元素。碳（C）元素作为一种重要的候选轻元素,受到地球物理学家和地球化学家的广泛关注。虽然利用静高压实验技术对Fe-C合金的状态方程和声速进行了大量研究,但是有关内地核中C的含量还存在争议。同静高压实验技术相比,动高压实验技术能够提供更高的温度和压强,即更接近于内地核的环境。为了限定内地核中C元素的含量,本文采用动高压实验装置测量了Fe₃C在冲击加载下的物态方程,并与静高压实验测量结果相比,对其相关热力学参数进行讨论。根据动高压实验数据,计算内地核环境下Fe₃C和Fe的状态方程,对内地核中C的含量进行了限定。本文主要的研究内容和创新点如下:1、利用大腔体压机成功制备大块、密实高纯的Fe₃C样品。探索了烧结温度、压强、粉末颗粒大小对烧结样品的影响。发现烧结样品的最优条件压强为4GPa,温度为1000?C,样品颗粒在1.3μm⁹μm...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 引言
    1.2 地核轻元素限定条件
    1.3 地核轻元素的研究现状
        1.3.1 氢元素的研究现状
        1.3.2 硫元素的研究现状
        1.3.3 硅元素的研究现状
        1.3.4 氧元素的研究现状
        1.3.5 碳元素的研究现状
    1.4 碳元素的研究意义
    1.5 本文研究内容
第2章 Fe₃C的制备和表征
    2.1 引言
    2.2 Fe₃C合成方法简介
    2.3 Fe₃C的高温高压合成
        2.3.1 国产六面顶大腔体压机简介
        2.3.2 样品制备流程
    2.4 Fe₃C样品的检测与分析
        2.4.1 样品检测前的预处理
        2.4.2 密度测量
        2.4.3 XRD物相分析
        2.4.4 电子探针元素分析
        2.4.5 SEM检测
        2.4.6 常压声速测量
    2.5 本章小结
第3章 冲击压缩线测量原理与数据处理
    3.1 引言
    3.2 二级轻气炮装置简介
    3.3 冲击压缩线测量原理与方法
        3.3.1 冲击压缩波守恒原理
        3.3.2 阻滞法测量原理
    3.4 电探针技术
        3.4.1 探针支架的组装
        3.4.2 电探针数据的处理与分析
        3.4.3 实验结果
    3.5 Fe₃C的热力学参数分析
    3.6 Fe₃C的冲击温度
    3.7 本章小结
第4章 地核条件下Fe₃C的密度
    4.1 引言
    4.2 地核温度剖面
    4.3 地核环境下Fe₃C密度
    4.4 本章小结
第5章 全文总结
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的科研成果



本文编号：4053284