过冷合金熔体非平衡凝固过程形核方式的竞争

形核是凝固过程的重要阶段.由经典形核理论及其最新进展可知,对应不同的凝固条件,合金熔体中可能出现三种形核方式,即连续形核、位置饱和及自由生长.着眼于过冷合金熔体非平衡凝固中形核方式的竞争,包括连续形核与非热形核(位置饱和与自由生长)的竞争、单点形核与多点形核的竞争、均质形核与异质形核间的竞争,对不同合金系的形核方式进行了讨论.通过相关实验结果及分析证实了上述竞争的存在,进而提出了一些确定形核机制的判据.     

固态相变的动力学描述

在对固态相变的三个相互重迭的子过程——形核、长大和碰撞分别建模分析的基础上,得到了等温和等加热速率转变中动力学参数的解析解.综合考虑形核、生长及硬碰撞可以进一步得到适用于混合形核和Avrami形核及界面控制和扩散控制生长方式控制的等温和等加热速率转变的解析相变模型.在该模型中,动力学参数n和Q是转变分数的函数.利用模型对Pd40Cu30P20Ni10等非晶合金的晶化动力学进行分析,可以精确得到控制结晶过程的形核,生长以及碰撞方式.     

马氏体临界晶核的研究

应用Axiovert-25CA型金相光学显微镜和QUANTA-400环境扫描电镜对几种材料马氏体相变时的形核地点和形态进行了观察,发现马氏体不仅可在奥氏体晶粒内部形核,而且可在晶界、相界面等处形核.研究了马氏体晶核形成时的能量变化规律,计算了马氏体晶核的临界尺寸、形核功.马氏体临界晶核尺寸约为7～20 nm,形核功约为200～600 J·mol-1.     

过冷合金熔体非平衡凝固中形核方式的竞争

本文立足于经典形核理论和非热形核理论，分析了过冷熔体非平衡凝固中连续形核同位置饱和的竞争．决定过冷熔体形核方式的关键因素是初始熔体的过冷度与异质核心的尺寸．随着净化的进行，熔体过冷度提高，N1，r^＊以及△G^＊逐渐降低，它们之间的相互竞争使形核方式从位置饱和向连续形核转变，并解释了过冷Ni-Sn与Ni-Si共晶合金中观察到的组织变化．表明低过冷下Ni-Sn合金形核方式为位置饱和；Ni-Si共晶合金中，△T〈180K时形核方式为位置饱和，180K以后，形核方式从位置饱和转变为连续形核．     

金属材料疲劳形核研究

金属材料裂纹形核不仅受到宏观应力的影响,还受到材料的显微组织、外部环境等因素的影响,不同情况下的裂纹形核条件不一样,形核机理也有所区别,同时裂纹形核历程存在一定的随机分布.通过对疲劳形核的微观机理及疲劳形核的部位方面进行研究,得出当前对裂纹形核机理认识尚不精确,对其预测尚无可行的判据依据,对裂纹形核部位局限于事后分析的结论;对裂纹形核缺乏定性的理论依据,目前仍然无较为成熟的理论来定量表述内外参数和裂纹形核速率的关系.提出发展成功的裂纹形核模型进行统计和数值模拟也是裂纹形核的一个重要研究方向.     

贝氏体相变机制的探讨

贝氏体相变理论争论多年.研究贝氏体相变机制具有理论意义.运用理论的综合分析的方法,从贝氏体相变的过渡性入手,讨论了贝氏体铁素体的形核、热力学、动力学以及组织形貌、亚结构等与相变机制的联系,认为贝氏体相变具有明显的过渡特征,提出贝氏体相变机制是过渡性质的扩散切变整合机制.     

脉冲电流对形核率影响机制的研究

根据经典的形核理论及脉冲电流对凝固组织的作用机理,从电磁场理论出发研究了脉冲电流作用下晶粒细化的作用机制。通过讨论过冷度的变化对形核率的影响,研究了电流产生的电磁力效应及焦耳热效应对过冷度的影响,建立了电流与过冷度的关系式。研究结果表明了电流对形核率的影响主要是由于电流改变了过冷度,电流能否细化凝固组织由电磁力和焦耳热效应引起的过冷度的变化决定,并与脉冲宽度有关。     

钢中贝氏体相变理论研究的新进展

总结了近年来内蒙古科技大学在贝氏体相变领域的主要研究成果.指出过渡性是贝氏体相变的主要特征;提出了贝氏体和贝氏体相变的新定义;认为以往的热力学计算不准.贝氏体铁索体的相变驱动力约为905 J/tool;提出了切变一扩散整合机制,贝氏体相变的晶核是单相BF,不是共析分解,贝氏体铁索体(BF)在贫碳区形核,是贫碳的Pa的无扩散相变,不是切变过程,而是以界面替换原子热激活跃迁方式形核长大;钢中贝氏体碳化物(Bc)在γ/a相界面上形核,向奥氏体和铁索体中长大,最终被铁索体包围,是以原子热激活跃迁方式进行的扩散型相变.     

经典凝固形核问题的思考

本文从热力学角度对经典凝固形核中关于晶胚、晶核的形成进行了分析,认为在经典凝固理论中关于晶胚、晶核形成的解释中存在与热力学基本原理相违背的方面。根据现代凝聚态物理的研究结果,以液态金属中存在稳定的短、中程序结构为依据,提出了晶胚、晶核形成的新观点。     

镀锌钢板点焊形核机理的研究

通过比较板厚为1 1 mm的镀锌钢板与等厚度的普通钢板的点焊形核过程,针对表面镀锌层对点焊形核的影响,研究了镀锌钢板在单脉冲和双脉冲点焊时的形核机理.分析表明:表面镀锌层会延缓熔核的形成;采用合理的镀锌钢板双脉冲点焊规范,能够有效地减少锌在熔核中的残余量,提高了点焊质量的稳定性.     

形核长大机制与恒温相变动力学时间指数

深入分析考虑了相变形率及晶核长大速率与时间的关系,提出了长大维数的概念,由此导出了恒温相变动力学时间指数与形核长大机制的对应关系,并由此提出了由实测相变时间数量级推测相变形核长大机制的方法。     

稀土Sm掺杂钙硼硅发光玻璃的微晶化及其荧光增强效应

用高温熔融法制备了掺杂Sm2O3的CaO-B2O3-SiO2(CBS)发光玻璃材料,采用示差扫描量热法(DSC)确定了合适的核化/晶化温度制度.在不同核化/晶化温度制度下制备得到了微晶发光玻璃,并对其结构及光谱学特性进行了研究.X射线衍射(XRD)分析表明:经微晶化的发光玻璃出现了晶体的尖锐衍射峰,随着温度的升高,晶体类型和晶粒尺寸均发生变化.光谱学测试表明:Sm掺杂微晶发光玻璃在404nm激发下出现Sm3+的特征发射峰,峰值波长分别位于566nm、603nm和650nm;发光玻璃的荧光发射峰强度和荧光寿命均表现出随热处理温度的升高先增大后减小的变化,在核化/晶化温度为750℃/800℃条件下制备的微晶玻璃的荧光发射强度和荧光寿命均达到最大值,随着核化/晶化温度的进一步升高,样品的荧光强度和荧光寿命均有所下降.     

MnO_x/CNT的制备及其对氧还原反应的电催化性能研究

利用高锰酸钾（KMnO₄）对纳米碳管（CNT）的纯化反应,制备出了CNT负载的锰氧化物复合材料MnO_χ/CNT.采用XRD和SEM分析发现,CNT表面被一种birnessite型层状锰氧化物均匀地包覆.循环伏安实验结果表明,MnO_χ/CNT对碱性溶液中氧还原反应具有比CNT更高的电催化活性,能够在O₂二电子还原为HO₂^-的电位下实现其彻底还原,生成OH^-.从而表明该种复合材料在燃料电池、金属/空气电池等领域具有十分良好的应用前景.     

Bubble formation of liquid boiling in microchannels

Ｂｏｉｌｉｎｇｏｆｌｉｑｕｉｄｓｉｎｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓａｎｄ/ｏｒｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ,ａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｐｉｃｓｉｎｔｈｉｓａｒｅａ,ｈａｓｕｎｉｑｕｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｄｅｖｉｃｅｓｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｏｆｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｏｔｈｅｒａｄｖａｎｃｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｒｅｑｕｉｒｉｎｇｖｅｒｙｃｏｍｐａｃｔａｎｄｅｘｔｒｅｍｅｌｙｌａｒｇｅｈｅａ…     

均质汽-液成核机理及特性研究进展

介绍了纯流体汽-液成核质实验测定、计算机模拟和理论模型三方面的进展,对经典成核理论和密度泛函理论进行了总结。分析了密度泛函理论研究纯流体汽—液成核性质的发展方向。     

拉压变形对B(N)掺杂碳纳米管Al吸附性能的影响

为了研究(5,5)碳纳米管的B(N)环状掺杂效应,以及拉压变形对B(N)环状掺杂碳纳米管Al吸附性能的影响,采用基于密度泛函理论的平面波赝势和广义梯度近似方法,对B(N)环状掺杂碳纳米管Al吸附模型进行了几何优化,计算了B(N)环状掺杂碳纳米管的形成能,并确定了Al原子的最稳定吸附位置.结果表明,B(N)环状掺杂(5,5)碳纳米管的结构较为稳定.B(N)环状掺杂可以增加碳纳米管与Al之间的吸附能;一定范围内的拉伸和压缩变形则会降低碳纳米管与Al之间的大部分吸附能.     

基片预处理对CVD金刚石薄膜形核的影响

微波辅助等离子体化学气相沉积法是目前低压气相合成金刚石薄膜方法中应用最普遍、工艺最成熟的方法,形核是CVD金刚石沉积的第一步．利用微波辅助等离子体化学气相沉积装置,研究了硅基片预处理方式对金刚石薄膜形核密度的影响．在工作气压为5-8kPa,微波功率为2500—5000W,甲烷流量为4-8cm^3／min,氢气流量为200em3／min,沉积温度为500℃-850℃的条件下,在单晶Si基片上沉积金刚石薄膜．通过扫描电子显微镜形貌观察表明,基片预处理能够显著提高金刚石形核密度,同时用拉曼光谱表征了金刚石薄膜的质量,     

MC型碳化物自粉末镍基合金中析出的热力学驱动力

为了分析粉末镍基合金中MC型碳化物的析出行为,利用Miedema二元合金生成热模型,求出过剩Gibbs自由能和正规溶体中两组元的相互作用参数(I_AB),推导出M(Ni)-C溶体中析出MC型碳化物相变驱动力和形核驱动力的表达式,并进一步估算出粉末镍基合金在583 ℃析出MC型碳化物的相变驱动力和形核驱动力.结果表明,在583 ℃,粉末镍基合金中析出TiC、NbC和WC碳化物的相变驱动力分别为-9.77、-11.23和-13.48 J/mol,形核驱动力分别为-80.69、-59.95和-36.01 J/mol.与析出WC碳化物相比,粉末镍基合金中析出TiC和NbC碳化物时具有较大的形核驱动力,是使其在583 ℃优先析出TiC与NbC碳化物的主要原因.     

热处理对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃性能影响

以CaO-A l2O3-SiO2为主要原料,采用烧结法制备出微晶玻璃.利用DSC确定了核化温度和晶化温度.利用XRD和SEM研究微晶玻璃的物相组成和显微结构.通过研究热处理温度对微晶玻璃性能的影响,可得出在780℃核化1h、948℃晶化2h时,微晶玻璃的性能最好.