Ge4Se96红外玻璃的热力学性能研究

通过融熔-淬冷法制备了 Ge₄Se₉₆硫系玻璃块状试样,利用等温步阶方法(stepwise method)测定其DSC曲线,并采用新算法对Ge₄Se₉₆玻璃的比热进行了分析计算。通过比热算出Gibbs自由能变化ΔG和熵变ΔS,得到了ΔG和ΔS随温度变化的曲线,确定了Kauzmann 温度T_k。采用热机械分析(TMA)确定了Ge₄Se₉₆玻璃的应变点、退火点、玻璃转变点、屈服点和软化点的特征温度。结果表明,Ge₄Se₉₆的玻璃化转变温度T_g是81.5 ℃,平均热膨胀系数是ΔL/L=(0.0557*T-1.7576)/1000,Kauzmann 温度T_k=239K。     

用Monte-Carlo方法研究自旋玻璃体系

本文使用Monte-Carlo方法,采用Metropolis抽样,研究自旋玻璃体系的平衡态特性.计算了具有六角密堆积点阵的非磁性母金属,格点数N=9×9×9×2,磁性杂质浓度x=0.5,1,2,3,5,8,10,15%的自旋玻璃体系的比热和磁化率随温度的变化.自旋系统采用Heisenberg模型,Nx个磁性原子随机均匀地分布在格点上,自旋之间只考虑RKKY长程交换作用,作用长度R_0=3α.计算采用纠偏方法,一次计算一组温度点,节省了计算量.计算得到的磁化率和比热曲线与实验符合较好.     

MONTE-CARLO SIMULATION OF SPIN GLASS SYSTEMS

本文使用Monte-Carlo方法,采用Metropolis抽样,研究自旋玻璃体系的平衡态特性.计算了具有六角密堆积点阵的非磁性母金属,格点数N=9×9×9×2,磁性杂质浓度x=0.5,1,2,3,5,8,10,15%的自旋玻璃体系的比热和磁化率随温度的变化.自旋系统采用Heisenberg模型,Nx个磁性原子随机均匀地分布在格点上,自旋之间只考虑RKKY长程交换作用,作用长度R_0=3α.计算采用纠偏方法,一次计算一组温度点,节省了计算量.计算得到的磁化率和比热曲线与实验符合较好.     

Pt69.0Ni9.6P21.4合金的比热和Kauzmann温度

通过测量Ｐｔ６９．０Ｎｉ９．６Ｐ２１．４合金晶体和液体的比热函数和相应的熵函数，确定了该合金的Ｋａｕｚｍａｎｎ温度和反Ｋａｕｚｍａｎｎ温度，确定的Ｋａｕｚｍａｎｎ温度与根据Ｖｏｇｅｌ－Ｆｕｌｃｈｅｒ定律以及根据合金熔点计算的结果一致。在测量中，通过采用不同加热速度加热玻璃的方法扩大了过冷液体在玻璃转变温度附近比热的温度测量范围，由此增加了过冷液体的热力学函数的可靠性。     

预退火时间对Cu50Zr42Al8玻璃转变及晶化行为的影响

采用示差扫描量热(DSC)分析方法,研究了预退火处理对Cu50Zr42Al8块状非晶合金的玻璃转变温度Tg、起始晶化温度Tx、以及玻璃转变过程中的比热容变化的影响.结果表明:Cu50Zr42Al8块状非晶合金在2～64h的预退火处理下,其焓弛豫峰的变化趋势与玻璃转变过程中的比热变化△Cp,g和玻璃转变温度Tg的变化一致,都是随预退火时间的增加先增加后减少.而其起始晶化温度Tx随着预退火时间的延长而减小.基于有序原子团簇引起微观结构变化,利用结构弛豫理论讨论了预退火时间影响玻璃转变和晶化过程的机理.     

Ce-Ge二元体系的实验研究

采用SEM和EPMA等方法对Ce-Ge二元合金在成分40%～60%Ge(原子分数)之间的铸态凝固组织进行了表征,用以验证了Ce-Ge二元体系的部分不变反应。实验结果表明:化合物(CeGe)相一致熔融;化合物Ce_5Ge_4由包晶反应L+Ce_5Ge_3→Ce_5Ge_4形成,并可观测到两个明显的共晶组织:L→Ce_5Ge_4+(CeGe)和L→(CeGe)+(βCeGe_(1.7))。根据本研究结果,对原有文献建立的Ce-Ge二元相图的相平衡关系进行了部分修正。     

电阻法探究喷铸温度对Zr_(57)Cu_(20)Al_(10)Ni_8Ag_5非晶热稳定性及结构弛豫的影响

采用铜模喷铸法制备出Zr_(57)Cu_(20)Al_(10)Ni_8Ag_5大块金属玻璃,通过电阻法探究喷铸温度对其热稳定性及结构弛豫的影响。结果表明,提高该金属玻璃制备时的喷铸温度,使晶化转变点Tx明显滞后和过冷液相区ΔT增大,表明金属玻璃热稳定性增强。此外,运用电阻法研究了金属玻璃在低温下的结构弛豫,发现约化电阻率曲线存在"拐点"的异常变化。随着喷铸温度的升高,"拐点"的开始温度点Tonset提前,且金属玻璃结构弛豫强度增强。     

H_2SO_4中香兰素在钢表面上的吸附及缓蚀作用

用失重法研究了在1.0 mol/L H2SO4中10～40℃香兰素(4-羟基-3-甲氧基-苯甲醛)在冷轧钢表面上的吸附及缓蚀作用.结果表明,香兰素对钢的缓蚀率随香兰素的浓度增加而增大,而随温度的增加而减小;香兰素在钢表面的吸附符合Temkin吸附模型.通过吸附理论和动力学Arrhenius公式分别求出了相应的吸附热力学参数(吸附自由能△G0,吸附热△HO,吸附熵△S0)和动力学参数(表观活化能Ea,指前因子A),并根据这些参数讨论了缓蚀作用机理.     

fcc-,亚稳hcp-和bcc-Cu的原子状态及物理性质随温度的变化关系

结合纯金属单原子(OA)理论和Debye-Gruneisen模型,采用CALPHAD方法确定的晶格稳定参数,研究了 SGTE纯单质数据库中fcc-,hcp-和bcc-Cu的原子状态及物理性质(原子势能、原子动能、原子体积、体弹性模量和热膨胀系数等)随温度的变化关系．结果表明:电子结构计算结果与第一原理方法非常接近． 3种晶体结构的电子结构差别不大,单键半径非常接近．原子体积顺序为:Va(bcc)>Va(hcp)>Va(fcc);共价电子浓度顺序为:nc(fcc)>nc(hcp)>nc(bcc);原子势能大小顺序为:εp(fcc)<εp(hcp)<εp(bcc);晶格稳定性顺序为:△G(fcc)>△G(hcp)>△G(bcc)．原子动能随温度的增加幅度约为势能的3-4倍．     

Ge_xSe_(90-x)Sb_(10)硫系玻璃的热力学特性和动力学脆性研究

采用DSC对熔融-淬冷法制备的Ge_xSe_(90-x)Sb_(10)(x=20,23,25,30)玻璃及其晶体的性质进行了研究,获得了Ge_xSe_(90-x)Sb_(10)玻璃在不同加热速率下的玻璃化转变温度Tg以及玻璃与晶体的比热容和熵随温度的变化关系,在此基础上确定出了Ge_xSe_(90-x)Sb_(10)的动力学理想玻璃化转变温度T0,热力学理想玻璃转变温度TK(Kauzmann温度)及动力学脆性参数m.结果表明,Ge_xSe_(90-x)Sb_(10)的Tg,玻璃与晶体的比热容和熵均随着升温速率的增加而增大.Tg和T0随Ge含量的增加呈现先增大后减小的变化规律,TK随Ge含量的增加呈现线性增大的规律.Ge_xSe_(90-x)Sb_(10)玻璃的m,Tg/TK,Tg/Tm和Tg/T0分别为20.7~23.2,1.183~1.352,0.678~0.742和1.006~1.019.Ge_xSe_(90-x)Sb_(10)玻璃的m均小于30,Tg/TK均大于1.1,说明其为典型的"强"熔体;Tg/Tm均大于2/3,说明其玻璃化形成能力比较强.     

H_2S/CO_2环境下两种镍基合金的腐蚀行为

应用电化学极化法和溶液浸泡法对两种耐蚀合金(G3和Incoloy 825)在50℃氯化铁溶液中的点蚀敏感性进行了研究;采用高温高压釜研究了在含H2S/CO2气体介质中材料的高温腐蚀性能以及试验温度的影响。利用能谱分析仪(EDS)、扫描电镜(SEM)等分析了腐蚀后试样表面的微观形貌及组成。结果表明,Incoloy 825合金极化曲线中阳极曲线部分很平缓,无钝化区出现,极化度较低,G3阳极区有钝化区,点蚀电位相对较高;G3耐点蚀性能优于Incoloy825,其点蚀临界温度高于50℃;随着温度升高,两种材料的腐蚀程度加剧,其中Incoloy 825在高温下出现点蚀现象。     

YBa2Cu3O7能隙及低温电子比热容的第一性原理计算

用电子密度泛函方法(DFT)对YBa2Cu3O7晶胞39个原子模型系统计算了其能隙随温度的变化规律,并在能隙计算基础上,应用电子比热的双极化和热激发的极化子模型计算了电子比热及其系数随温度的变化关系.计算结果表明:超导能隙在超导临界温度点93 K附近有不为零的极小值;能隙曲线中的几个转折温度点依次分别与Tc,T*和T0相对应;在Tc～T*温度范围,超导态消失,但有反铁磁自旋相干引起的自旋能隙的存在;在T*～T0温度范围,有周期性条纹相产生的电子密度波引起的能隙的存在;在T=T0,电子比热系数发生了从增大到减小的转折变化.     

金属Ni、Pd、Pt的原子状态和性质

依据纯金属单原子理论(OA)确定了面心立方结构(fcc)金属Ni、Pd、Pt的原子状态依次为:[Ar](3dn)2.69(3dm)0.66(3dc)5.24(4sc)0.25(4sf)1.16,[Kr](4dn)5.98(4dc)2.23(5sc)1.56(5sf)0.23,[Xe](5dn)6.48 (5dc)2.02 (6sc)1.48 (6sf)0.02,由这种原子状态计算的晶格常数、结合能、体弹性模量等结果与实验值符合较好.在此基础上定性解释了金属Ni、Pd、Pt的原子状态与物理性质的差异及催化性能的关系,通过计算得到了金属Ni、Pd、Pt的势能曲线,以及线热膨胀系数和比热等物理性质随温度变化的曲线.     

Cl~-浓度对双相钢和镍基合金腐蚀速率的影响

针对H2S、CO2、Cl-同时存在的高温、高压腐蚀环境,选择22Cr、25Cr双相不锈钢和028铁-镍基合金、G3镍基合金进行对比试验,在其它条件相同的情况下(H2S/CO2分压、温度、液体流动等条件一致,仅Cl-浓度变化),分析Cl-含量对各种耐蚀合金管材发生均匀腐蚀与点蚀的腐蚀速率的影响。结果表明,在温度为160℃,CO2分压为4.13MPa,H2S分压为2.66MPa,流速为3m/s的条件下,随着Cl-浓度增加(25g/L、100g/L、120g/L、250g/L),UNS S32205和UNS S32750两种双相不锈钢的均匀腐蚀速率和局部腐蚀速率增加;028和G3两种镍基合金的均匀腐蚀速率变化不大,且无局部腐蚀发生。UNS S32205、UNS S32750双相不锈钢试样表面钝化膜的主要成分为Cr2O3和/或Cr(OH)3;028和G3镍基合金试样表面钝化膜的主要成分为NiO、Cr2O3和/或Cr(OH)3。     

粉末冶金高温合金差热曲线的相变温度分析方法

采用差热分析技术,研究样品质量和升温速率对FGH96合金差热曲线的影响。以FGH96为代表,探索采用差热曲线分析方法准确测量粉末冶金高温合金相变温度的最佳升温速率和样品质量。分析和对比差热曲线不同方法判定的γ'相完全溶解温度、固相线温度及液相线温度。改进了固相线判定方法,并在此基础上确定了FGH96合金中主要相变温度的最优判定方法。实验测定了FGH96合金热等静压、热挤压和热处理状态的相变温度。结果表明:FGH96合金在不同状态下的相变温度基本相同。同时,确定了高温合金差热分析的两个重要实验参数,提出可统一应用于高温合金差热曲线分析相变温度的判定方法。     

Co对Fe-B-Y-Nb块体非晶合金玻璃形成能力及软磁性能的影响

采用吸铸法制备了直径为2-5 mm的[(Fe1-xCox)71.2B24Y4.8]96Nb4(x=0,0.1,0.2,0.3和0.4)合金棒.XRD测试表明,用适量的Co替换Fe可有效提高原始合金(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4的玻璃形成能力,拓宽非晶形成范围.热分析结果显示所有的非晶合金均具有高的玻璃转变温度(Fg≥2850 K)和宽广的过冷液态区(△Tx≥297 K).此外,Co的替换明显改善了原始非晶合金的软磁性能,其中成分为[(Fe0.9Co0.1)71.2B24Y4.8]96Nb4的非晶合金的饱和磁化强度Ms达到26.6 kA/m,矫顽力Hc仅为59 A/m.热磁实验表明,随着Co含量的增加,非晶合金的Curie温度不断升高,最大值达到577 K,与初始合金相比提高了100 K,显著改善了原体系的热磁性能.     

Cu_(y)Bi_(2)Te_(2.62)S_(0.08)Se_(0.3)热电材料的微观结构与热电性能EI北大核心CSCD

采用合金设计、真空熔炼、快速凝固、球磨制粉、冷压成形和常压烧结工艺,制备了Cu、S掺杂的n型Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)热电材料,采用XRD、SEM和ZEM-3热电测试系统等表征热电材料晶体结构、微观形貌和热电性能,研究Cu、S掺杂的n型Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)热电材料热电性能机理。结果表明:Cu_(y)Bi_(2)Te_(2.62)S_(0.08)Se_(0.3)热电材料晶体结构为R-3m空间群斜方晶系的六面体层状结构;掺杂Cu的Cu_(y)Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)热电材料,形成Cui间隙缺陷和Bi′Te反位缺陷,随着载流子(电子)浓度增加,载流子迁移率降低,电导率显著增大;掺杂S的Bi_(2)Te_(2.62-z)SzSe_(0.3)热电材料,生成化学键健能较Bi-Te强的Bi-S,抑制反位缺陷Bi′Te形成,少数(空穴)载流子浓度减小,同时增强声子对声子散射和点缺陷对声子散射,从而使晶格热导率和双极扩散热导率降低,总热导率明显降低,抑制塞贝克系数的减少;Cu、S共掺杂的协同作用,n型Cu_(y)Bi_(2)Te_(2.62-z)SzSe_(0.3)热电材料电导率增大,而热导率基本不变,由此ZT值和功率因子显著提高;在300~400 K温度范围内,Cu_(0.03)Bi_(2)Te_(2.62)S_(0.08)Se_(0.3)的电导率约为7.0×10^(4)S/m,塞贝克系数约为220μV/K,功率因子约为2.4 m W/(m·K^(2)),热电优值(ZT值)约为1.0。Cu_(0.03)Bi_(2)Te_(2.62)S_(0.08)Se_(0.3)热电材料可广泛应用于低温尤其室温条件下的热电制冷器件和温差发电电池。     

氧化铋低熔玻璃介质粉的热学性能

制备了Bi2O3质量分数为30%~50%的Bi2O3-B2O3-BaO玻璃介质粉,分析了Bi2O3含量对玻璃膨胀系数(α)、体积电阻率(Rv)的影响以规律,结果表明:玻璃膨胀系数随Bi2O3含量的增加而增大,体积电阻率随温度上升而下降;利用差热分析(DTA)确定该体系玻璃介质粉的特征温度以及特征温度随组分的变化;运用红外光谱分析了玻璃的结构变化,结果表明,随着Bi2O3含量的增加使[BO4]四面体向[BO3]三角体转变,导致体系中非桥氧数增多和玻璃介质粉热学性能的变化。     

核电站不锈钢覆面焊接接头的点蚀行为及设计改进

采用电化学方法研究了Cl~-含量、温度、介质pH、SO_4~(2-)含量、含氧量对S30403、S32101和S32205不锈钢焊接接头在硼酸溶液中点蚀行为的影响。结果表明:S32205焊接接头对温度的影响更为敏感,对Cl~-和SO_4~(2-)不敏感,且存在临界温度区T_(b0)60℃、40℃T_(r0)60℃,在区间内点蚀电位E_b和再钝化电位E_r分别急剧降低;S32101和S30403焊接接头的E_b和E_r基本接近,对Cl~-更为敏感,对温度和SO_4~(2-)不敏感。介质中溶解氧浓度对S32205焊接接头的E_b和E_r的影响较大,但对S32101和S30403焊接接头的影响不明显;焊接接头的点蚀电位随温度变化的规律与基材的基本相同。     

Zr-4合金与H13模具钢的界面换热行为研究

测定了界面有、无玻璃润滑剂条件下Zr-4合金和H13模具钢的界面接触温度随接触时间的变化曲线,在此基础上分析了界面换热特征,获得了界面换热系数随初始界面温度变化的函数式。结果表明,玻璃润滑剂可有效减缓Zr-4合金与H13钢的界面传热,当Zr-4合金和H13钢的初始界面温度分别为700和470℃时,有玻璃润滑剂时Zr合金表面温度达到稳定的时间约为16.3 s,该时间段内相应的界面换热系数随实验时间的延长由226 W/(m~2·℃)增大到2166W/(m~2·℃),无润滑剂时Zr合金表面温度达到稳定的时间约为7.7 s,该时间段内界面换热系数由250W/(m~2·℃)增大到2700 W/(m~2·℃)。采用本研究确定的换热系数随温度变化的关系式进行热交换模拟可以获得较高的模拟精度,模拟与实验结果的最大误差约为4.5%。