Thermal expansion and P-V-T equation of state of cubic silicon nitride
Thermal expansion and P-V-T equation of state of cubic silicon nitride
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立方氮化硅的热膨胀及P-V-T状态方程
DOI：
10.1016/j.jeurceramsoc.2019.05.003
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发表时间：
2019
影响因子：
5.7
通讯作者：
Wakai F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nishiyama N;Fujii K;Kulik E;Shiraiwa M;Gaida NA;Higo Y;Tange Y;Holzheid A;Yashima M;Wakai F
我们对多晶立方氮化硅样品在常压高温和高压-高温条件下进行了原位X射线衍射测量。在空气中，立方氮化硅在1733 K以下不氧化。热膨胀系数的温度依赖关系为α(T)=a1+a2T-a3T−2，其中a1= 1.34(6)×10−5K−1，a2= 5.06(44)×10−9K−2，a3= 0.20(10)K。利用在大气压和高压下获得的所有实验数据，得到了一套完整的高温三阶桦木Murnaghan状态方程的参数：K300，0= 303(5)Gpa，K‘300，0= 5.1(8)，和(∂KT，0/∂T)P=-0.017(1)Gpa K−1，其中K0、K‘0和(∂KT，0/∂T)P分别为等温体弹性系数、压力导数和温度导数。这些参数对于计算氮化硅中β和立方相之间的平衡相界是必要的。
We performed in-situ X-ray diffraction measurements of polycrystalline cubic silicon nitride samples at high temperatures under atmospheric pressure and at simultaneous high-pressure-temperature conditions. In air, cubic silicon nitride survives metastably up to 1733 K without oxidation. The temperature dependence of the thermal expansion coefficient was determined to be α(T) =a1+a2T–a3T−2wherea1= 1.34(6) × 10−5K−1,a2= 5.06(44) × 10−9K−2, anda3= 0.20(10) K. Using all the experimental data obtained under atmospheric and high pressures, a complete set of parameters of the high-temperature third-order Birch Murnaghan equation of state was obtained:K300,0= 303(5) GPa,K′300,0= 5.1(8), and (∂KT,0/∂T)P= –0.017(1) GPa K−1, whereK0,K′0, and (∂KT,0/∂T)Pare the isothermal bulk modulus, its pressure derivative, and its temperature derivative, respectively. These parameters are necessary to calculate the equilibrium phase boundary between the β and cubic phases in silicon nitride.
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