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发展高压物理实验技术方案的新构思,是和高压物理研究紧密相连、不可分割的环节。高压物理实验技术包括高压力的产生技术与高压下各种物理测量技术,大体上分静态高压与动态高压两大类。
静态高压的产生对不同的研究对象和选择的压力范围采取的技术各不相同,但所依据原理基本上是四个,即无支撑面密封原理,压缩封垫密封原理,大支座原理和材料强度随压力增高的效应。根据这些,解决了高压的密封问题和克服了材料有限强度的限制。
目前静压高压达到百万大气压以上,动态高压已达数千万大气压的水平,虽然如此,在这个压力范围内受压物体中原子结构的压力效应仍不是十分显著的。
在这样高的压力下,由于静高压研究中允许使用的试件用量极少;动高压实验中的试样和装置会彻底损坏,允许进行物理测量的时间又极短,都使得提供物理信息的实验手段受到很大的限制。所以对高压物理实验新方案的探索,也是进一步发展高压物理研究所必须考虑的一个重要问题。
有些物质在高温高压下,通过相变形成的新结构往往能以亚稳态长期保存在常温常压下。利用这一点,可以获得新的人工合成材料。石墨在高温高压下转变成金刚石就是其中一例,人造金刚石已能大量生产,并在相当大的工业应用范围内替代了天然金刚石。
高温高压合成的立方氮化硼具有类似金刚石的晶体结构,它的硬度仅次于金刚石,但耐热性却优于金刚石,在自然界中尚未发现天然的立方氮化硼,它非常适合于制备切削刀具。高压在探索其他类型新材料上也显得十分有用,在实验室里,数万大气压能使赤磷变成具有半导体性质的黑磷。高压下加热非晶物质能制得平常难以得到的超导亚稳合金等。
研究材料在高压下的力学行为表明,常压下表现为脆性的材料在高压下可能有良好的塑性。这一效应使得有可能利用高压挤压技术,将某些特殊材料加工成异形截面的棒材。利用冲击高压的作用,使金属的结构发生变化,诱发各种缺陷的产生、发展和运动,可以达到特殊的加工硬化效果,这一效应也得到了实际的工业应用。
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