利用“列表法”分析金属与盐溶液反应后的滤液滤渣

云南省初中学业水平考试中,有关金属与盐溶液反应后的滤液滤渣问题一直是学生的难点。结合金属活动性顺序,利用"列表法"分析,可将复杂问题简单化,将反应后的滤液滤渣成分直观展示出来,有效提高学生做题的准确性,特别对理解能力较弱的同学帮助很大。     

内热型超声雾化溶液再生系统最优内热量的研究

基于质量守恒、能量守恒定律，建立了内热型超声雾化溶液再生系统（IH-UARS）的再生性能预测模型并进行了充分的实验验证，通过研究不同内热量下IH-UARS的再生性能及其变化规律，寻求系统所需的最佳内热量并明确其可能的影响因素。结果表明：IH-UARS系统存在最优的内热量范围，使其再生系统性能最佳；所需最优内热量随着再生溶液流量增大呈显著的对数增长，但受空气流量的影响较弱；在该研究中的标准工况下，IH-UARS所需最优内热量约为275~350 W。此外研究发现：内热量的增长有益于促进初始浓度较高的溶液进一步浓缩再生，如当IH-UARS中内热量增至800 W时，其初始浓度为36%的溶液比24%的溶液浓度增量指标改善幅度高37%。研究所得结果可对提高溶液再生性能及经济性提供积极参考。     

基于稳定固溶体团簇模型的无扩散阻挡Cu合金薄膜的成分设计

随着超大规模集成电路的发展,器件特征尺寸不断缩小,必然会出现Cu互连扩散阻挡层厚度无法进一步减小等瓶颈问题。因此,开发新型无扩散阻挡层Cu合金薄膜(Cu种籽层)势在必行。该新型互连结构在长时间的中高温(400~500℃)后续工艺实施过程中,需同时具备高的稳定性(不发生互扩散反应)和低的电阻率。基于此,首先综述了目前无扩散阻挡层结构的研究现状及问题,然后对基于稳定固溶体团簇模型设计制备的无扩散阻挡Cu-Ni-M薄膜的研究工作进行了梳理,通过多系列薄膜微观结构、电阻率及稳定性的对比,深入探讨了第三组元M的选择原则及其对薄膜热稳定性的影响。为进一步验证稳定固溶体团簇模型的有效性,对第二组元的变化进行了相关讨论。结果证实,选取原子半径略大于Cu、难扩散且难溶的元素作为第三组元M,薄膜表现出良好的扩散阻挡能力;当M/Ni=1/12,即合金元素完全以团簇形式固溶于Cu基体时,薄膜综合性能达到最优,能够满足微电子行业的要求。所有研究表明,稳定固溶体团簇模型在无扩散阻挡层Cu合金薄膜的成分设计方面十分有效,该模型也有望在耐高温Cu合金及抗辐照材料成分设计方面推广使用。     

T4和T6热处理对Mg-2.5Zn-1.5Ca-0.22Zr合金组织和硬度的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和显微硬度仪等研究了T4和T6热处理对Mg-2.5Zn-1.5Ca-0.22Zr镁合金显微组织及硬度的影响。结果表明:Mg-2.5Zn-1.5Ca-0.22Zr镁合金经T4热处理之后,网状结构的β-Ca2Mg6Zn3相逐渐分解并转变为不规则的团聚的块状结构,MgZn2相逐渐溶解于α-Mg基体中,硬度比铸态时显著提高,达到63.87 HV;经过不同时间的T6热处理之后,MgZn2相从α-Mg基体中重新析出,球状的Mg2Ca中间化合物均匀的分布于晶粒内且发生明显长大。随着时效时间的延长,MgZn2相增多,对位错的钉扎增强,合金的硬度提高,在"峰时效"时的硬度达到64.97 HV。410℃×24 h固溶处理后150℃×8 h时效处理为Mg-2.5Zn-1.5Ca-0.22Zr镁合金的最佳热处理工艺。     

Phase equilibria studies in the CaO–SiO2–Al2O3–MgO system with CaO/SiO2 ratio of 0.9

Phase equilibria and liquidus temperatures in the CaO–SiO₂–Al₂O₃–MgO system at a CaO/SiO₂ weight ratio of 0.9 in the liquid phase have been experimentally determined employing high-temperature equilibration and quenching technique followed by electron probe X-ray microanalysis. Isotherms at 1573, 1623, 1673, and 1773 K were determined and the primary phase fields of wollastonite, melilite, olivine, periclase, spinel, and corundum have been located. Compositions of the olivine and melilite solid solutions were analyzed and discussed. Comparisons between the newly constructed diagram, existing data, and FactSage predicted phase diagrams were performed and differences were discussed. The present study will be useful for guidance of industrial practices and further development of thermodynamic modeling.     

核燃料用γ-U合金的成分规律

铀合金作为一种重要核燃料,其体心立方结构的高温稳定的γ-U合金具有较好的综合性能,是合金设计所追求的目标。本文引入描述稳定固溶体结构的"团簇加连接原子"模型,用于建立γ-U固溶体合金的结构模型和相应成分式,指出其结构单元为体心立方第一近邻配位多面体团簇加3个连接原子构成。进而利用该结构单元对现有合金成分进行了解析,能够稳定形成体心立方bcc结构的合金均满足上述模型,如[Mo-U14]Mo3(U-10.7Mo),[Zr-U14]Nb3(U-7.5Nb-2.5Zr,即不锈铀)等,这些合金实际上均在各自体系中具有最优良的结构稳定性,显示出优异的耐蚀性。本文证实,基于团簇加连接原子模型的成分设计方法在预测γ-U合金成分与性能上具有重要指导价值。     

NiCrAlFe精密电阻合金中的L12有序结构研究

有序结构的形成是决定NiCrAlFe精密电阻合金电学性能的关键因素。本文利用第一性原理赝势平面波方法，计算了合金处于无序固溶体结构和形成L12型有序结构时的结合能、态密度、晶格常数等参数，并利用高分辨透射电子显微镜（HRTEM）对合金进行了结构表征，还测试了固溶态和时效态的电阻率。从结合能来看，该合金形成L12有序结构时比无序固溶体更加稳定；态密度以及部分态密度计算结果则表明，在L12有序结构中，Ni、Cr、Al、Fe会强烈成键而使得整个合金体系变得稳定；HRTEM分析结果证明固溶态合金经过和时效处理后出现了L12有序结构，而且该有序结构的晶格常数与计算值基本一致。对比无序固溶体与L12型有序结构费米能级处的态密度值发现，当形成L12有序结构时合金的导电能力较无序固溶体下降，电阻率升高，与实际测试结果吻合。     

Microstructure and mechanical properties of squeeze-cast Al−5.0Mg−3.0Zn−1.0Cu alloys in solution-treated and aged conditions

The microstructure and mechanical properties at different depths of squeeze-cast, solution-treated and aged Al−5.0Mg−3.0Zn−1.0Cu alloy were investigated. For squeeze-cast alloy, from casting surface to interior, the grain size of α(Al) matrix and width of T-Mg₃₂(AlZnCu)₄₉ phase increase significantly, while the volume fraction of T phase decreases. The related mechanical properties including ultimate tensile strength (UTS) and elongation decrease from 243.7 MPa and 2.3% to 217.9 MPa and 1.4%, respectively. After solution treatment at 470 °C for 36 h, T phase is dissolved into matrix, and the grain size increases so that the UTS and elongation from surface to interior are respectively reduced from 387.8 MPa and 18.6% to 348.9 MPa and 13.9%. After further peak-aging at 120 °C for 24 h, numerous G.P. II zone and η′ phase precipitate in matrix. Consequently, UTS values of the surface and interior increase to 449.5 and 421.4 MPa, while elongation values decrease to 12.5% and 8.1%, respectively.     

火灾条件下拱顶油罐弱连接结构的失效分析

拱顶油罐受外部火焰烘烤发生失效爆炸，易造成严重人员伤亡和巨大经济损失。为对火灾条件下拱顶油罐的失效爆炸进行预警，通过高温材料力学性能实验平台对拱顶油罐弱连接结构进行破坏测试，得出不同火灾温度条件下弱连接结构失效的拉断力和应力值。实验结果表明，当温度高于300℃时，拉断力和失效应力值变化显著，其中450℃为变化峰值温度。在此基础上，构建了拱顶油罐失效压力计算模型，推导出了不同容积拱顶油罐在不同火灾温度下的失效压力。所得结果可作为拱顶油罐失效的判定依据，为油罐的爆炸预警提供数据支撑。     

方腔内耦合传热传质非对称流动数值模拟

对带有质热源的方腔内流体传热传质进行数值研究。针对不同Ra、Nc、Sr和Df，探究对称方腔内流体传热传质的分岔特性。结果表明：存在临界Ra_c使流体流动形态发生转变，当Ra<Ra_c时，流体流线、温度场和浓度场对称分布；当Ra>Ra_c时，流体发生偏斜。增大浮升力，流体更易发生分岔现象。增强Soret和Dufour效应可增强传热对称性并增大流体发生分岔的临界Rayleigh数。