焼結ダイヤモンド埋込型アンビルの試作と超高圧高温の発生

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01840029
• 研究機関: 学習院大学
• 研究代表者: 赤荻 正樹 学習院大学, 理学部, 教授 (30126560)
• キーワード: 超高圧 / ダイヤモンド焼結体 / 相転移 / ブリジマンアンビル

研究概要

平成3年度には、超硬合金の中央に焼結ダイヤモンド(径15mm,高さ12mm)を埋め込んだ構造の先端径20mmの新しいブリジマンアンビルを試作した.このアンビルを用いた実験によって、以下の成果が得られた.
1.このアンビルの圧力較正実験では、室温で21GPa程度の圧力が発生していることが確認された.さらに、高温用アセンブリ-を組み込み、高圧下で800-1000℃、1時間程度の実験を行う技術を確立した.また800℃での圧力較正に基づくと、最高約17GPaの圧力が発生していると推定された.この先端径20mmのブリジマンアンビルを用いた実験では、平成2年度までに用いていた26mm径のブリジマンアンビルよりも20%程度圧力発生効率が向上している.
2.このアンビルを用いて、以下の実験を行った.
(1)CaFeSi_2O_6単斜輝石がCaSiO_3ベロブスカイト+Fe_2SiO_4スピネル+SiO_2スティショバイトに分解する相境界線が800-1000℃、13-14GPaで決定された.
(2)KAISi_3O_8-NaAISi_3O_8系の相関係が1000℃、約14GPaで調べられ、この系でホランダイト固溶体が形成されることが確認された.
さらに、超高圧高温実験の高精度化を目的として、TiO_2のルチル→αPbO_2転移の平衡相境界線が、高温高圧x線回折法でP(GPa)=3.5+3.8×10^<-3>T(℃)と決定された.この境界線は高温における圧力較正に用いられる.

研究成果

• [文献書誌] Akaogi,M.: "Thermodynamics and stability relations of mantle minerals," Dynamic Processes of Material Transport and Transformation in the Earth's Interior (F.Marumo,ed.),Terra Sci.Publ.239-251 (1990)
• [文献書誌] Akaogi,M.: "Bridgman anvil with a sintered diamond core for phase transformation studies at high pressures and high temperatures," Proc.Japan Acad.67. 61-65 (1991)
• [文献書誌] Matsui,M.: "Molecular dynamics simulation of the structural and physical properties of the four polymorphs of TiO_2," Molecular Simulation. 6. 239-244 (1991)
• [文献書誌] McMillan,P.F.: "Hydroxyl groups in β-Mg_2SiO_4" Amer.Mineral.76. 354-360 (1991)
• [文献書誌] Akaogi,M.: "High-pressure high-temperature stability of αPbO_2-type TiO_2 and MgSiO_3 majorite:calorimetric and in situ x-ray diffraction studies," High-Pressure Research:Application to Earth and Planetary Sciences (Y.Syono and M.H.Manghnani,eds.),Terra Sci.Publ.(1992)