第3章極端條件合成高壓合成

第3章極端條件合成高壓合成第一頁，共53頁。第1節(jié)引言

高溫高壓作為一種特殊的研究手段，在物理、化學及材料合成方面具有特殊的重要性。這是因為高壓作為一種典型的極端物理條件能夠有效地改變物質(zhì)的原子間距和原子殼層狀態(tài)，因而經(jīng)常被用作一種原子間距調(diào)制、信息探針和其它特殊的應(yīng)用手段，幾乎滲透到絕大多數(shù)的前沿課題的研究中。利用高壓手段不僅可以幫助人們從更深的層次去了解常壓條件下的物理現(xiàn)象和性質(zhì)，而且可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)條件下難以產(chǎn)生而只在高壓環(huán)境才能出現(xiàn)的新現(xiàn)象、新規(guī)律、新物質(zhì)、新性能、新材料。2第二頁，共53頁。

高壓合成，就是利用外加的高壓力，使物質(zhì)產(chǎn)生多型相轉(zhuǎn)變或發(fā)生不同物質(zhì)間的化合，而得到新相、新化合物或新材料。眾所周知，由于施加在物質(zhì)上的高壓卸掉以后大多數(shù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和行為產(chǎn)生可逆的變化，失去高壓狀態(tài)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。因此，通常的高壓合成都采用高壓和高溫兩種條件交加的高壓高溫合成法，目的是尋求經(jīng)卸壓降溫以后的高壓高溫合成產(chǎn)物能夠在常壓常溫下保持其高壓高溫狀態(tài)的特殊結(jié)構(gòu)和性能的新材料。3第三頁，共53頁。

通常需要高壓手段進行合成的有以下幾種情況：在大氣壓(0.1MPa)條件下不能生長出滿意的晶體；要求有特殊的晶型結(jié)構(gòu)；晶體生長需要有高的蒸氣壓；生長或合成的物質(zhì)在大氣壓下或在熔點以下會發(fā)生分解；5.

在常壓條件下不能發(fā)生化學反應(yīng)而只有在高壓條件下才能發(fā)生化學反應(yīng)；6.要求有某些高壓條件下才能出現(xiàn)的高價態(tài)(或低價態(tài))以及其它的特殊的電子態(tài)；7.

要求某些高壓條件下才能出現(xiàn)的特殊性能等情況。4第四頁，共53頁。第2節(jié)高壓高溫的生產(chǎn)和測量2.1高壓的產(chǎn)生1.靜高壓利用外界機械加載方式，通過緩慢逐漸施加負荷擠壓所研究的物體或試樣，當其體積縮小時，就在物體或試祥內(nèi)部產(chǎn)生高壓強。由于外界施加載荷的速度緩慢(通常不會伴隨著物體的升溫)，所產(chǎn)生的高壓力稱為靜態(tài)高壓。5第五頁，共53頁。常見的靜高壓產(chǎn)生裝置有兩類：一、是利用油壓機作為動力，推動高壓裝置中的高壓構(gòu)件，擠壓試樣，產(chǎn)生高壓。這類高壓裝置，最常見的有六面頂(高壓構(gòu)件由六個頂錘組成)高壓裝置和年輪式兩面頂(高壓構(gòu)件由一對頂錘和一個壓缸組成)高壓裝置。年輪式兩面頂高壓構(gòu)件如下圖所示。6第六頁，共53頁。

7第七頁，共53頁。二、是利用天然金剛石作頂錘(壓砧)，制成的微型金剛石對頂砧高壓裝置(diamondanvilcell，簡稱DAC)。這種裝置可以產(chǎn)生幾十GPa到三百多GPa的高壓，還可以與同步輻射光源、X射線衍射、Raman散射等測試設(shè)備聯(lián)用“j，開展高壓條件下的物質(zhì)相變、高壓合成的原位測試。但是若以合成材料作為研究目的，微型金剛石對頂砧的腔體太小(約10

mm)，難于取出試樣來進行產(chǎn)物的各種表征及作其它性能的測試。-338第八頁，共53頁。通常，以產(chǎn)物合成為研究目的的高壓裝置都采用具有大腔體(10-1cm3，甚至數(shù)百cm3)的大型高壓裝置(如兩面頂和六面頂壓機等)。其中還有一種壓腔較小(僅比金剛石對頂砧大很多)的裝置，壓強可達30GPa，它也可以和同步輻射及其它測試裝置聯(lián)用，進行一些原位測試。進行工業(yè)生產(chǎn)使用的工業(yè)裝置，壓腔一般比較大，壓強可以達到8GPa。9第九頁，共53頁。

2.動高壓

利用爆炸(核爆炸．火藥爆炸等)、強放電等產(chǎn)生的沖擊被，在μs～ps的瞬間以很高的速度作用到物體上，可使物體內(nèi)部壓力達到幾十GPa以上，甚至幾千GPa，同時伴隨著驟然升溫。這種高壓力，就稱為動態(tài)高壓。它也可用來開展新材料的合成研究，但因受條件的限制．動高壓材料合成的研究工作，開展得還不多。1010第十頁，共53頁。

2.2高溫產(chǎn)生1．直接加熱利用大電流直接通過試樣．可以在試樣中產(chǎn)生高達二千多開(K)的高溫。利用激光直接加熱試樣、可產(chǎn)生(2～5)×103

K的高溫。沖擊波的作用．可在產(chǎn)生高壓的同時產(chǎn)生高溫。

2．間接加熱通?？稍诟邏呵粌?nèi)，試樣室外放置一個加熱管(如石墨管，耐高溫金屬管，如Pt、Ta、Mo管等)，使外加的大電流通過加熱管，產(chǎn)生焦耳熱，使試樣升溫，一般可達2×103K。這種加熱法稱為內(nèi)加熱法。還可以來用在高壓腔外部進行加熱的外加熱法。根據(jù)情況需要，有時還可內(nèi)、外加熱法兼用。11第十一頁，共53頁。

2.3高壓和高溫的測量

1．高壓的測量高壓合成要測量的物理量首先是作用在試樣單位面積上的壓力，也就是壓強。在高壓研究的文獻中，一般都習慣地把壓強稱為壓力，它不等于外加的負載。在實驗室和工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常采用物質(zhì)相變點定標測壓法。利用國際公認的某些物質(zhì)的相變壓力作為定標點，把一些定標點和與之對應(yīng)的外加負荷聯(lián)系起來，給出壓力定標曲線，就可以對高壓腔內(nèi)試樣所受到的壓力進行定標。

12第十二頁，共53頁。定標點現(xiàn)在通用的是利用純金屬Bi(Ⅰ～Ⅱ)(2.5GPa)、Tl(Ⅰ～Ⅱ)(3.67GPa)、Cs(Ⅱ～Ⅲ)(4.2GPa)、Ba(Ⅰ～Ⅱ)(5.3GPa)、Bi(Ⅲ～Ⅳ)(7.4GFa)等相變時電阻發(fā)生躍變的壓力值作為定標點。有時也用一維有機金屬絡(luò)合物Pt(DMG)2(6.9GPa)和聚苯胺有機高分子PAn—H

(3.5GPa)材料的電阻—壓力極小值作為定標效果也不錯。13第十三頁，共53頁。

2．高溫的測量

在靜高壓裝置高壓腔內(nèi)試樣溫度的測量中，最常用的方法，是熱電偶法。因為是在高壓作用下的熱電偶高溫測量，技術(shù)上有較大的難度，積累一定的經(jīng)驗，可以獲得較高的測試成功率和精確度。常用的熱電偶有Pt30％Rh—Pt6％Rh，Pt—PtlO％Rh，以及鎳鉻—鎳鋁熱電偶。其中雙鉑熱電偶的熱和化學穩(wěn)定性很好，對周圍有很強的抗污染能，其熱電動勢對壓力的修正值很小，可適用于2000K范圍的高壓下的高溫測量。14第十四頁，共53頁。第3節(jié)高壓高溫合成方法

從高壓高溫合成產(chǎn)物的狀態(tài)變化看，合成產(chǎn)物有兩類：一是某種物質(zhì)經(jīng)過高壓高溫作用后，其產(chǎn)物的組成(成分)保持不變，但發(fā)生了晶體結(jié)構(gòu)的多型相轉(zhuǎn)變．形成新相物質(zhì)。二是某種物質(zhì)體系，經(jīng)過高壓高溫作用后發(fā)生了元素問或不同物質(zhì)間的化合，形成新化合物、新物質(zhì)。人們可以利用多種高壓高溫合成方法來獲得新相物質(zhì)、新化合物和新材料。

1515第十五頁，共53頁。

3.1動態(tài)高壓合成法利用爆炸等方法產(chǎn)生的沖擊波，在物質(zhì)中引起瞬間的高壓高溫來合成新材料的動態(tài)高壓合成法，也稱為沖擊波合成法或爆炸合成法。至今利用這種方法，己合成出人造金剛石和閃鋅礦型氮化硼(c—BN)以及纖鋅礦型氮化硼(w—BN)微粉，還有一些其它的新相、新化合物。

1616第十六頁，共53頁。

3.2靜高壓高溫合成法1．超高壓激光加熱合成法微型金剛石對頂砧高壓裝置，配合激光直接加熱方法，壓力可達l00GPa以上，溫度可達(2～5)×10

K以上。合成溫度和壓力范圍很寬，加上DAC可同時與多種測試裝置聯(lián)用，進行原位測試，對新物質(zhì)合成的研究和探索，有重要的作用，值得重視。317第十七頁，共53頁。

2．靜高壓高溫（大腔體）合成法實驗室和工業(yè)生產(chǎn)中常用的靜高壓高溫合成，是利用具有較大尺寸的高壓腔體和試樣的兩面頂和六面頂高壓設(shè)備來進行的。按照合成路線和合成組裝的不同，這類方法可細分成許多種。如：靜高壓高溫直接轉(zhuǎn)變合成法在合成中，除了所需的合成起始材料外，不加其它催化劑，而讓起始材料在高壓高溫作用下直接轉(zhuǎn)變(或化合)成新物質(zhì)。18第十八頁，共53頁。

靜高壓高溫催化劑合成法

在起始材料中加入催化劑，這樣，由于催化劑的作用，可以大大降低合成的壓力、溫度和縮短合成時間。非晶晶化合成法，以非晶材料為起始材料，在高壓高溫作用下．使之晶化成結(jié)晶良好的新材料。與此相反，也可將結(jié)晶良好的起始材料，經(jīng)高壓高溫作用，壓致轉(zhuǎn)變成為非晶材料。

1919第十九頁，共53頁。

前驅(qū)物高壓轉(zhuǎn)變合成法。

對一些不易轉(zhuǎn)變或不適于轉(zhuǎn)變成所需的合成物質(zhì)，可以通過其它方法，將起始材料預(yù)先制成前驅(qū)物，然后進行高壓高溫合成，這種方法，十分有效。與此類似，經(jīng)?？吹?，將起始材料進行預(yù)處理，如常壓高溫處理，其它的極端條件處理，包括高壓條件，然后再進行高壓高溫合成的混合型合成法。2020第二十頁，共53頁。

高壓熔態(tài)淬火方法。將起始材料施加高壓，然后加高溫，直至全部熔化，保溫保壓，最后在固定壓力下實行淬火，迅速凍結(jié)高壓高溫狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。這種方法，可以獲得準晶、非晶、納米晶，特別是可以截獲各種中間亞穩(wěn)相，是研究和獲取中間亞穩(wěn)相的行之有效的方法。21第二十一頁，共53頁。第4節(jié)無機化合物的高壓合成4.1金剛石和立方氮化硼的合成1962年，人們將具有六角晶體結(jié)構(gòu)的質(zhì)地柔軟的層狀石墨作起始材料，不加催化劑，在約12.5GP，3000K的高壓高溫條件下，使石墨直接轉(zhuǎn)變成具有立方結(jié)構(gòu)的金剛石。金剛石是至今自然界已知的最硬的材料。由于石墨和金剛石都是由碳元素構(gòu)成的，高壓高溫作用使它發(fā)生了同素異型相轉(zhuǎn)變，金剛石是石墨的高壓高溫新相物質(zhì)。合成時沒有外加催化劑的參與．這是一種靜高壓高溫直接合成法。22第二十二頁，共53頁。

如果起始石墨材料添加金屬催化劑，則在較低的壓力(5～6)GPa和溫度1300～2000K條件下，就可以實現(xiàn)由石墨到金剛石的轉(zhuǎn)變。這是靜高壓高溫催化劑合成法成功的一個典型例子。1957年，WentorfJr等人將類似于石墨結(jié)構(gòu)的六角氮化硼作起始材料，添加金屬催化劑(Mg等)在6.2GPa和1650K的高壓高溫條件下，合成出與碳具有等電子結(jié)構(gòu)的立方氮化硼。它是一種由靜高壓高溫催化劑合成法合成出來的與金剛石有相同結(jié)構(gòu)的新相物質(zhì)。不用催化劑的直接轉(zhuǎn)變，需11.5GPa，2000K的條件。23第二十三頁，共53頁。4.2柯石英和斯石英的合成另一個典型的高壓高溫多型相轉(zhuǎn)變的例子，是1953年CoesL以α-Si02為原料在礦化劑的參與下，利用3.5GPa和2050K15h的高壓高溫條件，使它轉(zhuǎn)變成具有高密度的柯石英（Coesite）。以后Stishov等人又使柯石英在16.0GPa和1500～1700K的條件下轉(zhuǎn)變成密度更高的斯石英(Stishovite)。24第二十四頁，共53頁。4.3復(fù)合雙稀土氧化物的合成以兩種稀土氧化物混合料為起始材料，不加催化劑，高壓腔高壓組裝件如圖6—2所示，在2.0～6.0GPa，1100—1750K溫壓條件下，可直接合成出高壓高溫復(fù)合雙稀土氧化物LnLn’O3(Ln＝RE)新相物質(zhì)。25第二十五頁，共53頁。

對于La2O3＋Er2O3系統(tǒng)，在常壓、1550K下保溫192h后，主要獲得的仍是(La，Er)O1.5固溶體，只含有少量的LaErO3；而在2.9GPa，小于1550K條件下，僅用30min就可獲得純的LaErO3。對于La2O3＋Er2O3，在高壓高溫下，甚至只需5～10min即可合成。高壓高溫條件．可使常壓高溫條件難合成的雙稀土氧化物變成容易合成的氧化物。高壓高溫合成還發(fā)現(xiàn)和獲得常壓高溫等常規(guī)條件未能合成的、自然界尚未發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì)，如EuTb03(鋱酸銪），PrTbO3，PrTm03（銩酸鐠）等；還可以合成LnEu03(Ln＝輕稀土)、EuLnO3(Ln＝重稀土)的系列單相產(chǎn)物。2626第二十六頁，共53頁。4.4高價態(tài)和低價態(tài)氧化物的合成高壓高溫合成中，在試樣室周圍造成高氧壓環(huán)境，則可使產(chǎn)物變成高價態(tài)的化合物,CuO,La2O3在常壓高溫(1300K)先合成La2CuO4，然后將它和CuO混合作起始材料，周圍放置氧化劑CrO3，中間用氧化鉛片隔開，整體裝入鍋中，加壓加溫(1200K)，可造成約5.0—6.0GPa的高氧壓，合成后可得具有高價態(tài)Cu3+的LaCuO3化合物。27第二十七頁，共53頁。

同樣地，以La2-xSrxCuO4為起始材料，放置氧化劑，造成2.0～3.0GPa高氧壓和高溫(1100～1200K)環(huán)境中，可合成出具有部分高價態(tài)Cu3+的產(chǎn)物。利用高氧壓(2.0GPa，1300K)可獲得具有高價Fe4+和其它高價金屬M4+的Ca4+Fe2+O3，BaM4+O3（M＝Mn，Co，Ni）。

從總的趨勢看，高壓可使物質(zhì)(包括惰性氣體、絕緣體化合物．半導(dǎo)體化合物等)趨于金屬化，在極高壓力的作用下，物質(zhì)中的元素可處于高度離化態(tài)中。28第二十八頁，共53頁。4.5高Tc稀土氧化物超導(dǎo)體的合成有時所需的合成起始材料難于用常規(guī)條件合成，這時．可以先采用高壓方法制備出所需要的起始原料，然后再用高壓方法，進一步按設(shè)計方案進行二次高壓合成。通常要使214型互生層狀結(jié)構(gòu)的含銅氧化物變成超導(dǎo)體的關(guān)鍵，在于通過A位元素的置換來調(diào)整Cu—O鍵長和氧配位。然而在結(jié)構(gòu)中可調(diào)范圍有限，如Ca0.86Sr0.14CuO2的晶格參數(shù)僅為0.3861nm，不允許加入電子(n-型)。如能增加母體SrCuO2的晶格參數(shù)(從而增加Cu—O鍵長)，則有希望獲得新超導(dǎo)體。29第二十九頁，共53頁。

利用高壓高溫技術(shù)，先合成晶格參數(shù)大很多的SrCuO2(a＝0.3925nm)作母體，然后摻Nd或Pr，實行硝化處理、分解后獲得不具有無限層結(jié)構(gòu)的多相混合物，以此作起始材料，在高壓(2.5GPa)高溫(1300K，0.5h)下合成，可得近單相的Sr0.86Nd0.14CuO2和Sr0.85Pr0.15CuO2n—型超導(dǎo)樣品，其Tconset分別為40K和39K。3030第三十頁，共53頁。4.6翡翠寶石的合成以非晶物質(zhì)作為起始材料，經(jīng)高壓高溫作用，晶化成有用材料的高壓晶化法，也是常用的一種高壓合成法。

以Na2CO3，A1203，SiO2按一定比例混合均勻，在1650～1850K灼燒后淬火，得到具有翡翠成分NaAlSi206的透明非晶玻璃，以此作起始材料，經(jīng)2.0～4.5GPa，1200～1750K保溫30min以上，可完成由非晶態(tài)到晶態(tài)的轉(zhuǎn)變，最后獲得具有良好編織結(jié)構(gòu)的、尺寸達到Φ(6×3)～(12×5)mm的寶石級翡翠寶石。3131第三十一頁，共53頁。4.7高硼氧化物B7O的合成以ZnO作為氧化劑和純硼混合作起始材料，在3.0～3.5GPa，1500K下合成30min，產(chǎn)物用鹽酸除去金屬Zn和過量氧化鋅后可得單相性很好的B7O。初步表征，它是以由12個硼原子組成的正二十面體硼籠為基本結(jié)構(gòu)單元，靠O—B—O鍵相連接構(gòu)成的。3232第三十二頁，共53頁。4.8準晶等中間介穩(wěn)相的高壓熔態(tài)淬火截獲獲取準晶的最有代表性的方法，是將熔融樣品滴落到高速旋轉(zhuǎn)的飛輪上，樣品106～8K／s的速度急冷，可獲得準晶，即所謂急冷甩帶法。1986年初，建立了一種靜高壓熔態(tài)淬火方法，在l.0一5.0GPa的高壓作用下，只需要102K／s的冷卻速度，(比甩帶法速度低104～6K／s)，就可以獲得甩帶法發(fā)現(xiàn)的準晶I相和T相。3333第三十三頁，共53頁。

如果將壓力提高到7.0GPa，溫度提高到2000K，對于摻有稀土元素Tb的Al70Co15Ni10Tb5等合金，經(jīng)高壓熔態(tài)淬火，發(fā)現(xiàn)了九種新的十次準晶相關(guān)相。其中六種是其它合金系中未曾發(fā)現(xiàn)過的，其中兩種是目前已發(fā)現(xiàn)的相關(guān)相中具有最大晶胞參數(shù)的相關(guān)相。對其中的幾個，給出了二維點陣模型和原子結(jié)構(gòu)模型，揭示了十次準晶與相關(guān)相之間的密切的結(jié)構(gòu)聯(lián)系。34第三十四頁，共53頁。4.9FeMoSiB的高壓晶化合成利用非晶(Fe0.99，Mo0.01)78Si9B13合金條帶作原料，在600～900K，1.0～7.0GPa溫度壓力范圍內(nèi)，研究了非晶晶化現(xiàn)象。結(jié)果表明與高溫晶化相比，高壓沒有改變晶化產(chǎn)物類型和轉(zhuǎn)化模式，但是對非晶晶化溫度，F(xiàn)e3B的析出溫度及Fe3B到Fe2B的相轉(zhuǎn)變溫度有重要影響。3535第三十五頁，共53頁。4.10若干材料的冷壓合成冷壓，即只加壓不加溫(室溫下)，也可進行材料的合成。如對He—N2系統(tǒng)，利用DAC于7．7GPa、室溫下，可合成出固態(tài)的具有化學整數(shù)比的vanderWaals化合物He(N2)11，但只有在高壓狀態(tài)下才能穩(wěn)定，壓力卸去后，是可逆的。另外，在一個具有比較復(fù)雜的全硅分子篩ZSM—5的系統(tǒng)中，利用大壓機，在4.0GPa、室溫下，可直接轉(zhuǎn)變成ZSM—11全硅分子篩，產(chǎn)物在常壓室溫下可穩(wěn)定存在。36第三十六頁，共53頁。4.11新材料的超高壓超高溫合成碳和氮化硼的高壓高溫多形體立方相，是已知僅次于金剛石和立方氮化硼的最硬固體。KnittleE等人利用Nd：YAG激光直接加熱放置于DAC樣品室中的Cx(BN)1-x溫度1500~2000K，壓力為30—50GPa，結(jié)果合成出立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)的Cx(BN)1-x固镕體。JeanlozR等人利用DAC和激光加熱，于30(±5)GPa．2000~2500K下，合成出一種新C—N晶體相，結(jié)構(gòu)尚不清楚。3737第三十七頁，共53頁。第5節(jié)無機材料的高壓制備5.1人造金剛石和立方氮化硼聚晶的制備利用NiMnFe＋B的含硼催化劑與石墨(或以含硼石墨與NiMnFe等催化劑)作起始材料，在5.0～6.0GPa，1800K左右保溫5～8min，可合成出含硼的體色是黑色的金剛石單晶。這種含硼黑金剛石單晶比不含硼的黃色金剛石單晶的磨耗比高，有更好的耐熱性(約高200～300K)和化學惰性。38第三十八頁，共53頁。

按上述工藝合成得到的大都是μm級的單晶，應(yīng)用受到限制。茍清泉、吳代鳴、于鴻昌等又利用含硼黑金剛石單晶為原料，添加Ni、Si等粘結(jié)劑．在6.0～8.0GPa，1600～1850K保溫30～60s，首次制備出Φ(6×6)mm的含硼黑金剛石聚晶，并用來制作車刀和石油鉆頭。39第三十九頁，共53頁。

含硼黑金剛石聚晶必須以含硼黑金剛石單晶為原料，而后者又必須以人造金剛石專用的含硼催化劑或含硼石墨為原料再經(jīng)高壓高溫合成才能得到的。原材料要求較高，所需工藝流程很長。蘇文輝、崔慧聰?shù)热死闷胀üS生產(chǎn)的、不含硼的黃金剛石單晶作原料．經(jīng)表面加硼處理或在粘結(jié)劑中加入少量硼的作法，在六面頂高壓設(shè)備上，經(jīng)6.0～7.0GPa，1600～1850K保溫40s，成功合成大顆粒硼皮金剛石聚晶?？梢杂盟瞥墒腿⌒你@頭和車刀。4040第四十頁，共53頁。5.2塊狀納米固體的制備當物質(zhì)顆粒尺寸減小到納米尺度時，其表面層原子數(shù)占總原子數(shù)的比例迅速增加，呈現(xiàn)出粒子內(nèi)部和表面層的巨大結(jié)構(gòu)差異，從而表現(xiàn)出許多奇異的物理化學性質(zhì)。為了更廣泛地利用納米微粒的納米性質(zhì)，通常采取加壓加溫的方法．把納米微粒粉末壓制成具有各種外形和一定機械強度的三維塊狀納米固體材料，同時要求保持原有的納米結(jié)構(gòu)和納米性質(zhì)。4141第四十一頁，共53頁。這種加壓成型，與通常的粉末材料不同的是，在加壓過程中，隨壓力的升高，納米微粒的表面逐漸轉(zhuǎn)變成納米微粒間的界面，伴隨著一系列的微結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化。由于納米微粒表面所占原子比例大，密度低，原子間距分布廣，配位不全，能量狀態(tài)高，處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，對外界的壓力和溫度十分敏感。因此，必須首先了解它們隨外界條件變化的規(guī)律性，掌握保持納米結(jié)構(gòu)和納米性質(zhì)的外加壓力和溫度的臨界條件。42第四十二頁，共53頁。

利用高能球磨方法對Fe和作為固態(tài)氮源的h—BN混合原料進行球磨，可以制成ε－FexN磁性合金納米微粒均勻分布在非晶BN基體上的納米復(fù)合材料，具有較大的飽和磁化強度、矯頑力和電阻率，為了擴大其應(yīng)用，在3.0～4.0GPa，650～1200K高溫高壓條件下，通過納米Fe和BN的固態(tài)反應(yīng)，制備出塊狀ε－FexN/BN納米復(fù)合材料。43第四十三頁，共53頁。第6節(jié)高壓在合成中的作用，合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)性能及應(yīng)用前景6.1高壓在合成中的作用*高壓可提高反應(yīng)速率和產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率，降低合成溫度，大大縮短合成時間。*

高壓可使容許因子偏小、而利用一般常壓高溫方法難于合成的化合物得以順利合成，如PrTmO3等。*高壓有增加物質(zhì)密度、對稱性、配位數(shù)的作用和縮短鍵長的傾向。*高壓合成較易獲得單相物質(zhì)，可以提高結(jié)晶度。44第四十四頁，共53頁。高壓高溫可以起到氧化作用，獲得高氧化態(tài)的化合物，也可以起到還原作用。在一定的條件下，高壓也可促進化合物的分解。高壓可以抑制固體中原子的擴散，也可促使原子的遷移。高壓既可以抑制非晶晶化過程，也可以促進非晶晶化過程。高壓還可以改變原子的自旋態(tài)，也可使某些元素在晶體中具有優(yōu)選位置的作用等等。4545第四十五頁，共53頁。

6.3已經(jīng)應(yīng)用于實際的高壓合成和制備的無機材料由人造金剛石和立方氮化硼聚晶制成的刀具、鉆頭等工具，已經(jīng)形成商品。研制成功的含硼黑金剛行聚晶車刀，經(jīng)鑒定，不僅可以加工YG20硬質(zhì)合金，而且在不加冷卻液情況下。還可加工HRc＝59.5的淬火工具鋼，不粘刀，不形成切削瘤，不燒傷工件表面，切削正常，質(zhì)量好。所制成的含硼黑金剛石聚晶石油鉆頭，1977年，經(jīng)四川4000m井段隱晶白云巖中現(xiàn)場鉆探，進尺87.87m，超過同一地區(qū)一些進口的和國產(chǎn)天然金剛石鉆頭的進尺指標，創(chuàng)造了記錄。4646第四十六頁，共53頁。6.4若干可能有應(yīng)用前景的高壓合成無機材料

NdSrCuOn—型超導(dǎo)體(Tconsct≈40K)高氧壓合成的成