钛合金中TiC晶体的生长基元及平衡形态

运用负离子配位多面体生长基元理论，对钛合金中自由生长的TiC晶体的生长基元及平衡形态进行了研究。根据TiC晶体结构特点及Ti晶体d轨道能级分裂、晶体键合轨道等角度分析研究，并通过TiC晶体中形成不同生长基元时可能释放的键能大小来验证等手段，分析和推断出TiC晶体在Ti熔体中自由生长时生长基元为TiC6。对TiC6生长基元的堆垛方式的研究表明TiC晶体的平衡形态应为八面体。在实际试样制备过程中，由于存在较大的过冷度和溶质分布的不均匀性，TiC晶体可能形成各种不同的形态。浮区定向凝固实验结果证明上述分析结果是正确的。     

射流电沉积镍中晶体形态的可控生长

利用分形理论编程模拟了射流电沉积中沉积几率较小时粒子簇的生长形貌。基于模拟的原理,利用摆动射流电沉积改变了枝晶的树枝状分形生长特性,制备不同电流密度、摆动速度、NiSO4浓度和电解液温度时的二维多孔交织的金属镍枝晶簇。结果表明:随着电流密度的增大,枝晶簇开始由分形生长形态向多孔交织形态转变,分形维数也随之增大。随着摆动速度的减小,枝晶簇向致密、均匀的多孔交织形态转变明显,分形维数逐渐增大。NiSO4浓度较小时,枝晶簇的分枝较多,形貌较为致密;NiSO4浓度最大时,气泡的析出量大大减少,枝晶簇的分枝显著减少,难以形成多孔交织的组织;分形维数随NiSO4浓度的变化先增大后减小;电解液温度的升高使枝晶簇的形貌向致密型转变,分形维数逐渐增大。     

金刚石合成中的结晶形态

本文从作为金刚石结晶基元的双层椅子形网面组的统计平均大小着眼,对不同温度、压力和溶剂-催化剂条件下形成不同结晶形态金刚石的实验规律作了解释。     

基于分形方法的YSZ热障涂层有效热导率分析

陶瓷基热障涂层具有优异的阻热性能、耐热腐蚀性能以及热稳定性能,在航空发动机热端部件中广泛使用。 利用大气等离子喷涂方法制备 ZrO₂-8%Y₂O₃(YSZ)涂层,利用聚苯酯(PHB)调节涂层的孔隙形态和含量,利用扫描电镜(SEM)和图像软件分析涂层的截面形貌,计算了孔隙的分形维数,建立了基于分形维数的有效热导率计算方法,优化了热导率与涂层孔隙的定量关系。 同时利用导热仪测量面层的热导率,对有效热导率计算结果进行验证。 结果表明: YSZ 粉末中混合聚苯酯粉末可增加涂层中的孔隙含量;当 PHB 的质量含量达到 15%时,涂层孔隙率可增加至 30%左右。 较高的喷涂功率会形成扁平化的孔隙,孔隙分形维数的取值在 1~ 2,并且孔隙越扁平取值越大。 孔隙含量越大、形态越趋近于扁平化,涂层有效热导率越小。 把孔隙的分形维数引入到有效热导率的计算中,使得计算结果更加趋近于实测结果。     

粉体表面形貌研究

控制反应在微米级碳酸钙表面生长纳米碳酸钙颗粒-形成表面纳米化颗粒(SNSP),其尖锐棱角被钝化,光滑解理面变粗糙,比表面积增大,填充改性的效果更好.观察到粉煤灰的奇特形貌结构,用不同工艺包覆粉煤灰形成不同形貌的包覆层.介绍了适用于描述上述3种颗粒形貌的盒维数法以及颗粒边界图形的分维计算法和颗粒表面的分维计算法,目标是建立复合材料的性能与其填料分形维数的关系.     

INFLUENCE OF CHANGING HEAT FLOW DIRECTION ON CRYSTAL GROWTH DIRECTION DURING DIRECTIONAL SOLIDIFICATION——Observation on Crystallization of Transparent Metalloidal Organic Compound

<正> 控制柱状晶生长方向,实现任意方向的定向凝固,这对提高铸件性能具有重要意义。本文用类金属透明有机合金莰烯—1.2％环己醇,在定向凝固条件下,连续改变热流方向,在显微镜下直接观察结晶过程以探索控制柱状晶生长方向的可能性和途径。 实验结果表明,当温度梯度G和生长速率R的比值G/R>8×10~(50)C·s/cm~2时,固液界面为稳定的平面状。当G/R=5×10~(50)C·s/cm~2时,固液界面开始由平面状转向胞状形态。在界面不断旋转的过程中,平面状形态几乎不发生变化,临界胞状形态只有微小的变化,说明在这些界面形态中,晶体位向的影响很小。     

金属镍枝晶射流电沉积中的可控生长

将分形理论引入到射流电沉积中,编程模拟了不同沉积几率时枝晶的生长形貌。基于模拟的原理,利用摆动射流电沉积,使金属离子更容易到达已沉积枝晶簇的内部而沉积,改变了枝晶的树枝状分形生长特性,制备了不同射流速度和电解液温度下的二维多孔交织的金属镍枝晶簇。结果表明：沉积几率的减小,使粒子簇的形貌转变为致密的多孔交织的组织。在摆动射流电沉积中,射流速度的增大,使枝晶簇的孔隙增大、组织均匀,多孔交织的形态更为明显。射流速度最大时,枝晶簇的形貌再次呈现致密型。分形维数随射流速度的增大逐渐减小。电解液温度的升高,使枝晶簇的形貌向致密型转变,分形维数逐渐增大。     

凝固微观组织的多层次模拟

通过引入溶质再分配、溶质扩散、界面能各向异性和界面曲率,构建了描述合金凝固微观组织形态演变的元胞自动机模型.在介观和微观尺度上的模拟结果表明,该模型可有效地解决微观组织形成的多尺度问题.模拟结果清晰地再现了与实测结果相一致的枝晶形态和生长现象.根据分形理论采用分维定量比较了模拟结果和实验结果,两者的计盒维数分别为1.703和1.694,阐述了分维定量表征枝晶形貌的物理含义.模拟结果表明熔体过冷度和树枝晶的计盒维数呈近似抛物线关系.     

晶体取向对镍基单晶高温合金铸态组织和偏析的影响

用光学显微镜观察了沿 [0 0 1],[0 11]和 [111]方向生长的镍基单晶高温合金的枝晶形态。结果表明 ,以枝晶界面生长的单晶中生长方向完全由择优取向〈0 0 1〉决定 ,[0 0 1]方向中形成平行于轴向的枝晶 ,[0 11]和 [111]方向中由于不同取向的枝晶交错生长 ,形成多种位向的亚晶界。在垂直于枝晶方向的 { 0 0 1}面内测定的一次枝晶间距 ,按 [0 0 1]→ [0 11]→ [111]次序增大。用电子探针测定了不同取向中合金元素的偏析比 ,Al,Co ,W的偏析情况不受晶体取向影响 ,Ti和Cr的偏析比按 [0 0 1]→ [0 11]→ [111]的顺序减小 ,Ta和Mo的偏析程度无确切变化规律。各元素在不同取向中偏析的变化是由元素的扩散能力和枝晶空间构形共同决定的。     

河北平泉下金宝花岗斑岩锆石U-Pb年代学、Hf同位素特征及其地质意义

下金宝岩体位于永安-下营坊-毛家沟构造岩浆岩活动带上,与本区金、银、铜等多金属成矿关系密切。对下金宝含矿花岗斑岩的锆石进行LA-MC-ICP-MS U-Pb年代学和微量元素地球化学研究,岩体锆石U-Pb年代学表明,锆石206Pb/238U加权平均年龄为(158.0±2.5)Ma(1σ,MSWD为0.76,n=16),表明该岩体形成于燕山早期。锆石Ti温度计计算结果显示,下金宝岩体中锆石的结晶温度除一个测点小于700℃外,其余测点温度均大于700℃,表明锆石结晶于形成深度较深、温度较高的岩浆。锆石εHf(t)为-10.913~-7.5828,均为负值,Hf同位素特征表明,下金宝岩体主要起源于下地壳岩石的部分熔融,形成于由挤压向伸展转换的大地构造环境中。其动力学机制如下:燕山早期华北地块发生岩浆底侵作用,下地壳岩石重熔,并伴有部分地幔物质的参与,形成深部岩浆房,在深部压力作用下,原始岩浆沿深断裂上升,岩浆在演化过程中发生结晶分异作用,导致岩浆出溶流体,形成富水的岩浆热液,在近地表伴随温度和压力的降低,岩浆冷凝形成本区含矿斑岩体。     

Hydrothermal formation of dispersive Mg（OH）2 particles in NaOH solution

The hydrothermal modification of Mg(OH)2 crystals in NaOH solution was investigated. The aggregated Mg(OH)2 particles with irregular shape are converted to regular Mg(OH)2 hexagonal plates after hydrothermal treatment. The prolongation of reaction time from 1-4 h or the increase of temperature from 140℃ to 200℃ can promote the formation of Mg(OH)2 plates with big particle size but small cluster size. The dispersion characteristics of the hydrothermal products are improved owing to the improvement of Mg(OH)2 crystalline degree and the in-crease of I（001)/I（101） ratio. The proper hydrothermal modification condition is as follows: solid content 0. 075 g/mL,NaOH concentration 5.0 mol/L, temperature 200℃ and time 4 h. Thermodynamic analysis indicates that the increase of MgOH^ concentration at elevated temperature or the increase of OH^- concentration in concentrated NaOH solution is favorable for the hydrothermal formation of Mg(OH)2 particles.     

空心结构ZnSn(OH)6立方体制备及其可见光催化性能研究

以乙酸锌、锡酸钠、氟化铵为原料,利用NH₄F刻蚀,采用水热法制备了尺寸250 nm的空心结构ZnSn(OH)₆立方体,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、荧光光谱(PL)等来表征ZnSn(OH)₆的晶体结构、形貌和光学性能,研究水热时间对ZnSn(OH)₆形貌的影响,通过降解亚甲基蓝(MB)来探索不同形貌的ZnSn(OH)₆的光催化性能。结果表明,水热2 h制备的ZnSn(OH)₆具有完整的空心结构,且对亚甲基蓝(MB)在可见光下降解效率最优,在降解过程中·O^2-起主要作用,其稳定性良好。说明空心ZnSn(OH)₆立方体光催化材料是一种具有广阔应用前景的可见光催化降解材料。     

水热处理镁离子改性改善纯钛骨传导性的研究

在200℃,0.1mol/L的MgCl₂溶液中对纯钛进行了水热处理,以期改善其生物活性。采用多种分析手段对水热处理前后试样的形貌、粗糙度、润湿性能及表面化学成分进行了分析;采用模拟体液浸泡法评价了处理前后试样的体外骨传导性。水热处理在试样表面形成了纳米氧化钛颗粒,但并没有改变试样的微米尺度的形貌,经过水热处理的试样表现出了超亲水性。水热处理成功地将Mg元素复合至钛表面;在MgCl₂溶液中进行水热处理时,Mg元素主要以钛酸镁形式存在,而在pH为9.5的MgCl₂的溶液中进行水热处理时,Mg元素主要以Mg(OH)₂形式存在。在SBF中浸泡3天后,水热处理试样表面即可观察到典型的羟基磷灰石球状晶簇,而未经处理的试样表面则未能发现沉积,此外,过高的Mg复合量抑制了羟基磷灰石的形核长大。结果表明,水热处理在保持种植体宏观形貌不受影响的前提下可作为种植体生产的最后工序以提高其骨结合性。     

Corrosion resistance of nanostructured magnesium hydroxide coating on magnesium alloy AZ31: influence of EDTA

A hexagonal nanosheet Mg(OH)_2 coating was prepared through a one-step hydrothermal method using LiOH solution as mineralizer and then modified by ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA) to minimize the rapid corrosion of AZ31 Mg alloy.The performance of the coating was evaluated using electrochemical technique,hydrogen evolution measurements, nanoscratch test,Fourier-transform infrared spectroscopy(FTIR), X-ray diffraction(XRD) patterns and field-emission scanning electron microscopy(FESEM).The results suggested that the corrosion rate of bare AZ31 Mg alloys was significantly reduced by one and two orders of magnitude through the protection from Mg(OH)_2 coating and modification with EDTA(i.e., EDTA-Mg(OH)_2 coating), respectively.FESEM micrographs indicated that the modification in EDTA elicits to the formation of an EDTA-Mg(OH)_2 composite with a thickness as twice as that of as-prepared Mg(OH)_2 coating.Nanoscratch tests revealed strong adhesion between the composite or Mg(OH)_2 coating and the substrate.The study of formation and corrosion mechanisms of the coatings manifested that Mg(OH)_2 was first formed near the intermetallic compound AlMn particles and gradually covered the entire surface, wherein the AlMn particles played an important role in the coating growth process.And it also proved that EDTA accelerated the formation of Mg(OH)_2.     

Mg合金AZ91D在城市大气环境中的腐蚀行为

用扫描电镜、X射线衍射方法对Mg合金AZ91D在城市大气中的腐蚀层形貌,腐蚀产物进行了分析和研究。结果表明:腐蚀初期在材料表面生成一层Mg(OH)_2薄膜,随着腐蚀的不断进行,膜增厚并开裂,最终形成网状结构,在裂纹处水蒸气容易凝聚,腐蚀性气体及盐粒容易吸附,且裂纹或缝隙为氧的扩散提供了通道,造成Mg合金局部腐蚀严重,生成的腐蚀产物主要为Mg(OH)_2,Al(OH)_3,Mg_2CO_3(OH)_2·3H_2O和Mg_2(OH)_3Cl-4H_2O,这些微溶的腐蚀产物对基体起到了一定的保护作用,从而在后期降低了Mg合金的腐蚀速率。     

TiO_2纳米棒复合材料的制备及生长过程研究

采用乙醇/水混合溶剂热法,制备以粉煤灰空心微球为基底的TiO_2纳米棒复合材料,研究了不同制备条件下纳米棒的形貌特点,分析其生长过程。结果表明:TiO_2纳米棒为金红石相,其形貌和尺寸与乙醇溶剂、钛源浓度、反应时间密切相关,适量的乙醇溶剂,使纳米棒结晶效果变好,四方棒状形貌明显,随着钛源浓度和反应时间的增加,TiO_2纳米棒尺寸增大;TiO_2纳米棒复合材料对罗丹明B具有较好的光催化降解效果。     

纳米CaCO3的生长和控制机理

应用SEM分析测试技术 ,研究了纳米CaCO3 的生长特征以及反应温度、添加剂及其加入量等因素对CaCO3 晶体形态和粒径的控制机理。结果表明 :纳米CaCO3 晶体的生长过程遵循MLS结晶生长模型 ,随Ca(OH) 2浓度的增加 ,CaCO3 的结晶生长时间延长 ,且由于碳化液粘度的增大而凝并长大 ;反应温度的升高 ,改变了CaCO3的晶面生长速率 ,使CaCO3 粒径增大 ,而且纳米CaCO3 呈现出高面网密度的晶体形态 ;添加剂的作用在于其电离产生的离子进入CaCO3 的晶格位置 ,或选择性地吸附在CaCO3 的晶面上 ,从而改变CaCO3 的表面能 ,因此当添加剂足以包覆CaCO3 晶面的活性部位时 ,增加添加剂量 ,不能继续抑制CaCO3 的生长     

水热预处理对铝合金表面ZnAl-LDHs涂层防腐蚀性能的影响

目的提高表面ZnAl-LDHs涂层对铝合金的防腐蚀保护性能。方法首先将6061铝合金放入水热反应釜中,加入去离子水,在120℃温度下水热反应30 min。将经过水热预处理的铝合金分别放入50、80℃的0.005 mol/L的Zn(NO3)2溶液中浸泡4 h,在铝合金表面制备出ZnAl-LDHs涂层。利用XRD、SEM、EDS、EIS和极化曲线等技术,分析不同制备条件下,铝合金表面ZnAl-LDHs层的形貌、结构及其对铝合金的防腐蚀保护性能。结果水热预处理后,铝合金表面形成Al(OH)3和AlO(OH)混合层,在其上生长形成的ZnAl-LDHs涂层具有较优的层状结构、较高的结晶度和更加细小致密的纳米片。电化学阻抗和极化曲线的测试结果表明,表面ZnAl-LDHs层可以降低6061铝合金的腐蚀电流密度,提高腐蚀电位和电化学阻抗。水热预处理后的铝合金在80℃溶液中形成的ZnAl-LDHs层,其自腐蚀电流密度(J(corr))仅有0.018μA/cm^2,比未水热处理的铝合金上获得的ZnAl-LDHs层(0.101μA/cm^2)更低,在50℃溶液中形成的ZnAl-LDHs层也观察到相同的现象。结论通过水热预处理可在6061铝合金表面形成Al(OH)3和AlO(OH)混合层,将其作为ZnAl-LDHs层原位生长的前驱体,可以促进ZnAl-LDHs的结晶形核,提高其形核率,使ZnAl-LDHs层的纳米片更细小致密,从而使ZnAl-LDHs层对铝合金具有更好的防腐蚀保护性能。     

水热条件下Mg-3Nd-Zn-Zr合金化学转化膜的研究

采用水热法在Mg-3Nd-Zn-Zr合金表面制备无铬化学转化膜,研究了乙酸钠对膜层的影响.用场发射扫描电镜、X射线衍射、电化学测试方法分别研究了转化膜的形貌、相组成和耐蚀性能.结果表明,转化膜主要由球形颗粒状和层片状的Mg(OH)2相、以及少量含Si的非晶化合物组成;适量的乙酸钠能促进球形颗粒状和层片状Mg(OH)2发...     

Microstructure and crystal growth direction of Al-Mg alloy

The microstructures and crystal growth directions of permanent mould casting and directionally solidified Al-Mg alloys with different Mg contents have been investigated. The results indicate that the effect of Mg content on microstructure is basically same for the alloys prepared by these two methods. The primary grains change from cellular crystals to developed columnar dendrites, and then to equiaxed dendrites as the Mg content is increased. Simultaneously, both the cellular or columnar grain region and the primary trunk spacing decrease. All of these changes are mainly attributed to the constitutional supercooling resulting from Mg element. Comparatively, the cellular or columnar crystals of the directionally solidified alloys are straighter and more parallel than those of the permanent mould casting alloys. These have straight or wavy grain boundaries, one of the most important microstructure characteristics of feathery grains. However, the transverse microstructure and growth direction reveal that they do not belong to feathery grains. The Mg seemingly can affect the crystal growth direction, but does not result in the formation of feathery grains under the conditions employed in the study.