分子相互作用体积模型在真空蒸馏分离铅锡合金中的应用

运用分子相互作用体积模型(MIVM),结合Pb、Sn的无限稀活度系数γ∞Pb、γ∞Sn,通过牛顿迭代法计算出参数Bij和Bji,利用参数Bij和Bji计算Pb-Sn合金中Pb、Sn的活度系数γPb,γSn.并利用γPb,γsn进一步计算出Pb-Sn合金中Pb的分离系数βPb,结果表明βPb(》)1,Pb、Sn能够彻底地分离.同时用γPb,γsn绘制出气液相平衡图,结果表明,900℃、液相中锡含量为85％时,气相中含锡仅为0.008％.以上热力学分析表明,Pb、Sn能够通过真空蒸馏实现良好分离.进一步实验验证结果表明,900℃、20 min条件下,液相中含锡为85％时,气相中含锡为0.112％,实验结果与预测结果吻合较好.此研究为真空蒸馏分离Pb-Sn合金提供了很好的理论依据和实验基础数据.     

MIVM在真空蒸馏分离锡锌合金中的应用及实验研究

基于分子相互作用体积模型,首先使用牛顿迭代法结合Sn、Zn的无限稀活度系数γ∞Sn、γ∞Zn计算得出对势能相互作用参数Bij和Bji,并利用Bij和Bji计算Sn-Zn二元系的活度aSn、aZn,并将理论计算值与实验值进行对比分析,最后计算得到Sn-Zn合金真空蒸馏过程中的气液相平衡组成.结果表明:活度计算值和实验值吻合较好;蒸馏温度为1073 K,液相中含锡量为90％时,气相中含锡仅为0.00001％,Sn-Zn合金能够通过真空蒸馏实现良好分离.进一步实验验证结果表明,蒸馏温度1073K、恒温时间100 min,15 Pa条件下,液相中含锡为90％时,气相中含锡为0.002％,实验结果与预测结果吻合较好.此研究为真空蒸馏分离Sn-Zn合金提供了可靠的理论依据及预测模型.     

分子相互作用体积模型在真空蒸馏分离Pb-Bi二元合金中的应用

在分子相互作用体积模型基础上,采用牛顿迭代方法同时结合Pb-Bi二元合金体系的无限稀活度系数实验数据γ∞计算对势能相互作用参数Bij,Bji;然后使用参数Bij,Bji计算Pb-Bi二元合金体系的活度系数γ,并与实验值进行了比较分析;利用活度系数γ进一步计算Pb-Bi二元合金体系的分离系数,且同时计算Pb-Bi的气液相平衡组成。气液相平衡计算结果表明:Pb-Bi体系中的组元不能通过一次真空蒸馏实现完全分离。分子相互作用体积模型用于预测二元合金体系的活度及真空蒸馏分离效果具有很高的可靠性,为真空蒸馏分离Pb-Bi二元合金提供了良好的理论依据。     

利用MIVM模型预测冶金级硅真空精炼过程杂质的挥发特性

运用分子相互作用体积模型预测了二元硅基熔体中Zn、Sb、Mg、Mn、Cu和Sn的活度系数.结合模型所得的对势能相互作用B参数和活度等热力学数据,计算了硅与各杂质元素形成的二元系蒸发系数和挥发速率,绘制出了硅基合金蒸馏过程中的气液相平衡图。研究结果表明,模型所预测的活度值与实验值吻合很好,真空精炼有利于Sb、Zn、Mg从硅熔体中分离,而Mn、Cu、Sn难以分离。硅中的各杂质的蒸发行为受其活度和温度的联合控制。本文通过对冶金硅中杂质挥发性质的研究,为真空提纯冶金级硅提供了可靠的理论依据。     

Sb,Bi 元素对 Sn-22 Sb 高温钎料合金组织的影响

目的研究Sb和Bi元素对Sn-22Sb钎料显微组织的影响。方法制备了(Sn-22Sb)-xBi和Sn-xSb钎料合金,并分别采用差热分析和X射线衍射仪,分析了材料的熔化特征和物相。结果结果表明:Sn-22Sb钎料合金主要由灰色的β-Sn和白色块状的Sb2Sn3构成;少量的Bi使得Sn-22Sb钎料合金中Sb2Sn3金属间化合物逐渐细化和均匀化,数量却急剧增加;大量添加Sb后,使得Sn-22Sb钎料合金几乎全部变为粗大的块状β-SnSb组织,钎料合金的开始熔化温度有所提高。结论通过添加其他合金元素,降低Sn-50Sb钎料液相线温度,使其有望应用于二次回流焊。     

(Mg2Si1-xSbx)0.4-（Mg2Sn）0.6固溶体合金的制备及热电输运特性

以Mg、Si、Sn、Sb块体为原料,采用熔炼结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了n型(Mg2Si1-xSbx)0.4-(Mg2Sn)0.6(0≤x≤0.0625)系列固溶体合金.结构及热电输运特性分析结果表明:当Mg原料过量8wt%时,可以弥补熔炼过程中Mg的挥发损失,形成单相(Mg2Si1-xSbx)0.4-(Mg2Sn)0.6固溶体.烧结样品的晶胞随Sb掺杂量的增加而增大;电阻率随Sb掺杂量的增加先减小后增大,当样品中Sb掺杂量x≤0.025时,样品电阻率呈现出半导体输运特性,Sb掺杂量x>0.025时,样品电阻率呈现为金属输运特性.Seebeck系数的绝对值随Sb掺杂量的增加先减小后增大;热导率κ在Sb掺杂量x≤0.025时比未掺杂Sb样品的热导率低,在Sb掺杂量x>0.025时高于未掺杂样品的热导率,但所有样品的晶格热导率明显低于未掺杂样品的晶格热导率.实验结果表明Sb的掺杂有利于降低晶格热导率和电阻率,提高中温区Seebeck系数绝对值;其中(Mg2Si0.95Sb0.05)0.4-(Mg2Sn)0.6合金具有最大ZT值,并在723 K附近取得最大值约为1.22.     

无铅焊料Sn-Ag-Sb系列合金的研究与开发

采用均匀设计方法对Sn-Ag-Sb系无铅焊料合金进行合金设计,并对其焊料合金进行了熔点、剪切强度及微观组织等研究分析,结果表明:Sb的加入,对Sn-Ag-Sb系合金熔点下降的影响较小,Ag、Sb在Sn基体中形成Ag3Sn和SbSn相,形成良好弥散强化,因此使得焊料合金具有较高的机械强度.     

Sb对Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金组织性能的影响

在熔炼过程中以单质形式加入Sb,研究了0~1.8%(质量分数,下同)范围内不同含量的Sb对Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sb能与Mg基体优先生成Mg3Sb2相,加入1.0%的Sb对Mg2Si相的汉字状结构变质作用显著,Mg2Si中的Si能与Sn发生取代反应,生成富Sn的Mg2(Si,Sn)。随着Sb的增加,铸态合金和挤压态合金的延伸率逐渐减小,而抗拉强度呈现先增加后降低的趋势,塑性和强度的最佳配合点约为1.0%,Sb含量的增加有利于改善Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金的耐热性能。     

Sb对Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金组织性能的影响

在熔炼过程中以单质形式加入Sb,研究了0~1.8%(质量分数,下同)范围内不同含量的Sb对Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sb能与Mg基体优先生成Mg3Sb2相,加入1.0%的Sb对Mg2Si相的汉字状结构变质作用显著,Mg2Si中的Si能与Sn发生取代反应,生成富Sn的Mg2(Si,Sn)。随着Sb的增加,铸态合金和挤压态合金的延伸率逐渐减小,而抗拉强度呈现先增加后降低的趋势,塑性和强度的最佳配合点约为1.0%,Sb含量的增加有利于改善Mg-3Sn-1.5Al-1Zn-1.2Si合金的耐热性能。     

Al含量对Zn-xAl-4Sb合金平衡凝固组织的影响

利用SEM、EDS、XRD研究了不同Al含量的Zn-xAl-4Sb(x=0、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0)合金在炉冷条件下(冷却速度0.04℃/s)的凝固组织,探讨了Al和Sb以Zn-Al-Sb三元中间合金加入锌液的可能性.结果表明:合金中的Al优先与Sb生成AlSb相;当Al含量小于1.0%时,随着Al含量的增加,合金中AlSb相的量增加,β-Sb3Zn4相逐渐减少;当Al含量为1.0%时,β-Sb3Zn4相消失,合金组织为Zn基体上分布AlSb相;当Al含量大于1.0%时,合金中出现Zn-Al共晶,且共晶的量随Al含量的增加而增多;用Zn-Al-Sb室温下等温截面的富锌角表示了Zn-xAl-4Sb体系的室温相组成.因Al和Sb形成高熔点AlSb相,很难在锌液中溶解,故Al和Sb不宜以Zn-Al-Sb三元中间合金的方式加入.     

导电ATO@TiO_2纳米晶须的制备工艺优化研究

采用正交试验法对导电ATO@TiO_2纳米晶须的合成工艺进行了优化。通过改变包覆比(Sn/Ti)、掺杂比(Sb/Sn)、反应pH值3大影响因素,结合反应产物的测试表征,得到了试验范围内最优的合成条件为,包覆比(Sn/Ti为25%(at,原子质量分数,下同),掺杂比Sb/Sn为7.5%,pH=2,导电ATO@TiO_2纳米晶须的平均表面电阻率值达到13.25kΩ·cm。将最佳合成条件下的导电ATO@TiO_2纳米晶须掺杂在3β-羟基丁酸酯(3HB)和4β-羟基丁酸酯(4HB)的共聚物(P3HB4HB)的氯仿溶液中进行干湿法纺丝,获得了白色弹性导电P3HB4HB纤维。     

Ti-13Al-29Nb-2.5MoISM过程中Al元素的挥发损失速率

借助于Kohler三元溶液模型和Miedema二元溶液生长热模型 ,计算了Ti -1 3Al -2 9Nb -2 .5Mo合金中Ti、Al及Nb组元的活度系数 ,并在此基础上计算了合金中组元的平衡分压及Al元素的挥发损失速率 .结果表明 ,组元的活度系数、平衡分压及Al元素的挥发损失速率均随温度的升高而增大 .存在一个临界外压 (约为 1 3 3Pa) ,当外压大于此值 ,挥发损失速率急剧减小并趋于一稳定值 .这给合金熔炼过程中合金成分控制提供了理论指导 .     

Mg2(Si,Sn)合金大尺寸试样低温固相反应法制备及其热电性能

Mg2(Si,Sn)合金是一种受到广泛关注的中温区热电材料,具有成本低廉、环境友好等优点.Mg2(Si,Sn)材料研究中非常重要的一环在于如何实现对Mg元素的精准控制,采用低温固相反应法可能是一种切实有效的方法.本研究通过低温固相反应法成功制备了高质量Mg2(Si,Sn)合金试样,并将此方法应用至百克级Mg2 Si0.35 Sn0.635 Sb0.015大尺寸试样的制备中,研究了大尺寸试样不同区域的热电性能及其均匀性.实验结果表明低温固相反应法能有效抑制Mg元素的挥发,实现对其较为精准的成分控制;制得的大尺寸试样的致密度沿压力方向存在规律性分布,越靠近试样中心材料致密度越高,相应地其组分含量和热电性能也随之变化.在640 K时,Mg2 Si0.35 Sn0.635 Sb0.015大尺寸试样在所研究的不同区域最高zT值约为0.75,平均zT值达到0.66.     

Sb对Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织的影响及机理研究

以Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si铸态合金为研究对象,分析了Sb元素对合金组织的影响及其作用机理。结果表明,Sb元素优先与Mg反应生成Mg3Sb2相,适量Sb对合金组织具有较强细化作用,汉字状的Mg2Si得到显著变质;Sb通过Mg2(Si,Sn)中间相的桥梁作用,进一步阻断Mg2Si的枝晶生长,这种阻碍作用打破了Mg2Si共晶相的生长条件,使其汉字状形态得到控制;与其他合金元素相比,Sb的抑制因子较低,加入适量Sb有利于提高合金形核率,增加过冷度,对细化铸态组织具有重要作用。     

磷酸三丁酯—水—磷酸体系液液相平衡研究

测定了磷酸三丁酯－水－磷酸三元体系在２５℃和５０℃下的液液相平衡数据。应用Ｐｉｔｚｅｒ电解质溶液理论和Ｇｕｇｇｅｎｈｅｉｍ似晶格非电解质溶液理论，提出了该体系中有机相组分活度系数的计算方法，在关联出计算所需的模型参数的基础上，计算了该体系在２５℃下的活度系数值。     

真空条件下含银铅锑多元合金中锑的蒸发行为研究

根据真空冶金原理,以选择性分离银锑为目的,采用真空蒸馏法研究含银铅锑多元合金在真空(5～25 Pa)的条件下蒸馏过程中Sb的蒸发行为,考察蒸馏温度、蒸馏时间、多元合金中其它组元对锑蒸发的影响;并测定了不同温度下Sb元素的蒸发速率.实验结果表明:随着蒸馏温度的升高及恒温时间的延长,Sb的蒸发量和挥发率均增大.X射线衍射分析表明,蒸发物中锑为元素Sb,残留物中Cu与Sb形成化合物Cu2Sb及Cu10Sb3,Ag与Sb生成Ag3Sb,阻碍部分Sb的彻底蒸发.结合Sb元素的蒸发机制,根据实验结果计算得出Sb元素的蒸发速率为15.169～18.066g·cm-2·h-1.     

固液反应球磨工艺

介绍了一种固液反应球磨专利技术,即在一定温度区间,磨球介质直接对熔融金属或合金进行球磨,磨球直接和金属液体反应生成固相的金属间化合物粉末.综合报导了采用Fe、Cu、Ni、Ti等材质的磨球对熔融Sn、Sb、Zn、Al金属及其合金进行固液反应球磨的结果.研究了固液反应球磨工艺,并探讨了固液反应球磨的机理.     

钛合金熔体活度计算及合金与铸型的界面反应

在深入分析Miedema合金生成热模型的基础之上,运用化学反应和溶液热力学理论对钛熔体中溶质元素的活度系数进行了理论计算,进而评述了钛合金熔体的化学活性变化程度,通过对Ti6A14V合金和Ti15V3Cr3Sn3Al合金与所选择的耐火氧化物类铸材料的实验研究结果分析,可以认为添加合金元素以后钛熔体的化学活泼性并没有发生实质性的改变,由于熔体仍然具有相当高的化学活性,导致合金与铸型之间的界面反应是严重的,计算与实验结果吻合,同时所进行的理论分析和实验研究对于铸用高稳定性铸型材料的选择,铸优质的钛合金铸件具有一定的理论和实际指导作用。     

电子束熔炼新型Ni-Co基高温合金过程中合金元素的挥发行为及熔池温度计算

本工作采用电子束熔炼方法制备了新型Ni-Co基高温合金,对熔炼后铸锭的显微组织、成分、合金元素挥发行为以及熔池表面温度分布进行了研究。结果表明,随着熔炼功率的增加,铸锭的显微组织越来越细,质量损失越来越大。熔炼后Cr和Al的质量分数下降,其余元素质量分数上升。在相同温度下,纯元素Al的饱和蒸气压最大,W的饱和蒸汽压最小。将熔体系统简化为Ni-Cr-Co三元合金模型来研究其挥发行为,合金元素的活度系数和活度可采用Miedema模型预测,Ti、Mo、W元素的理论挥发速率很小,挥发损失基本可以忽略不计。Al元素的挥发速率通过引入活度系数补偿因子计算。熔炼功率为10 kW、12 kW、14 kW时熔池的平均温度分别为1 863.6 K、1 890.6 K和1 904.3 K,对应的熔池最高温度分别为2 368.1 K、2 402.4 K、2 419.8 K。     

镍基高温合金中钛对氮相互作用系数e_N~(Ti)和活度系数f_N的计算

研究了Ni/N/Ti系合金的真空感应熔炼过程,通过分析氮含量的变化,计算了镍基高温合金中钛对氮的相互作用系数值为-0.38,氮的活度系数为0.174,氮的溶解度为0.0003%。