Физика высоких давлений

Программу составил профессор, д.ф.-м.н. Е.Г.Понятовский

Аннотация
Физика высоких давлений - важный раздел экспериментальной физики со своей специфической экспериментальной техникой и методами исследования структуры и свойств веществ при воздействии высокими (до мегабар) статическими и динамическими давлениями. Цель курса - ознакомить студентов с основными особенностями аппаратуры и методическими возможностями изучения свойств веществ в широких интервалах давлений и температур. Будут рассмотрены наиболее значительные результаты экспериментальных исследований в этой области а также примеры использования высоких давлений в промышленных масштабах.

ПРОГРАММА КУРСА

Аппаратура и методы создания высоких статических и динамических давлений
1. Камеры высокого давления. Способы упрочнения камеры и пунсонов: фреттаж, внешняя механическая поддержка, массивная поддержка. Уплотнения - использование принципа некомпенсированной площади.

2. Высокие дмнамические давления. Ударные давления, получаемые механическим способом. Сжатие взрываом. Изэнтропическое сжатие. Методы сохранения образца после ударного нагружения.

Методики исследования стректуры и свойств веществ в широком интервале температур и давлений
3. Методы измерения давлеий. ДТА, резистометрия, ультрозвуковые измерения под давлением.

4. Выход на метабарный диапазон с помощью алмазных наковален.

Физические аспекты воздействия высоких давлений на вещество
5. Полиморфизм элементов. Фазовые Т-Р-диаграммы элементов IV группы: углерода, германия, кремния и олова (непереходные элементы), титана, циркония и гафния (переходные элементы).

6. Гомологические ряды элементов и Т-Р-диаграммы.

Фазовые равновесия и превращения в многокомпонентных системах
7. Фазовые Т-Р-диаграммы химсоединений. Гомологические ряды на примере соединений A3B5 (InSb, GaSb, InAs, GaAs, GaP...), и гидридов щелочных металлов.

8. Т-Р-диаграмма нитрида бора (боразона). Синтез алмаза и плотных модификаций боразона.

Изменение электронной структуры элементов под давлением
9. Электронные переходы, изоморфные фазовые превращения и фазовые диаграммы с критическими точками типа жидкость-пар в тв╦рдых телах: церий, соединения и сплавы РМЗ.

10. Двухуровневая модель для расч╦та Т-Р-диаграмм веществ с изоморфным фазовым переходом. Аномалии физических свойств веществ с изоморфными переходами.

Системы металл-водород при высоких давлениях
11. Взаимодействие металлов и сплавов с водородом при высоких давлениях

12. Кристаллическая структура и сверхпроводящие свойства гидридов высокого давления. Гидридная гипотеза Земли.

Тв╦рдофазная аморфизация, индуцированная высоким давлением
13. Аморфизация исходных фаз при повышении и понижении давления. Физические причины аморфизации.

14. Термодинамические аспекты тв╦рдофазной аморфизации. Стабильные и метастабильные фазовые диаграммы аморфизирующихся веществ. Гипотеза холодного плавления и потеря устойчивости кристаллических фаз и аморфизация.

Воздействие давления на физические и механические свойства материалов
15. Воздействие давления на электрические свойства металлов, полупроводников и супериоников, на сверхпроводимость, магнитные свойства, механические свойства тв╦рдых тел.

16. Высокие давления в промышленности (синтез сверхтв╦рдых материалов, кварца и др. минералов, гидроэкструзия, обработка взрывом).

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. В.Пол, Д.Варшауэр Тв╦рдые тела под высоким давлением, Мир, Москва, 1966
2. Л.Кауфман, Х.Бернстейн Расч╦т диаграмм состояния с помощью ЭВМ , Мир, Москва, 1972
3. Е.Ю.Тонков Фазовые превращения при высоких давлениях т.1,2, Москва, "Металлургия", 1988
4. S.Minomura Solid State Physecs under Pressure KTK Sci.Publ.Tokio,1985