高温度梯度定向凝固高温合金单晶初始生长过程菲稳态自组织行为

用ＺＭＬＭＣ超高梯度定向凝固装置（固液界面前沿的温度梯度可达１３００Ｋ／ｃｍ）研究竟凝固速率范围内籽晶法制备含细亚结构的ＤＤ３单晶的起动生长段的组织演化与选择特征试验获得了直径为７ｍｍ的ＤＤ３单晶合金，起动生长段组织演化对界面前沿液相中的温度梯度ＧＬ，系统稳定抽拉速度Ｖ，系统起动时的升速模式及系统干扰等因素的基本依赖关系，并对该非稳态自组织过程的内在控制因素及其形成机制进行了初步的分析．     

单晶高温合金DD3亚结构超细化定向凝固工艺研究EI

利用ＺＭ定向凝固装置研究了镍基单晶高温合金ＤＤ３在高温度梯度（７００～１２００Ｋ／ｃｍ）定向凝固条件下的微观组织演化特征及其对工艺参数的响应函数，结果表明：该合金在高界面温度梯度条件下，柱晶生长速度范围向高速区扩展，从而使单晶亚结构细化成为可能。所得单晶棒中亚结构一次间距可比传统ＨＲＳ法定向凝固籽晶中相应尺度减小５～１０倍。本文还对其组织演化机制进行了分析。     

c轴取向PbTiO3外延生长的研究

本文研究了ＭＯＣＶＤ法淀积过程中工艺条件对ＰｂＴｉＯ３膜ｃ轴取向度的影响，探讨了ＰｂＴｉＯ３膜的生长过程，通过调节氧气流量首次在ＭｇＯ（１００）单晶衬底上淀积出ｃ轴取向的ＰｂＴｉＯ３外延膜。ＰｂＴｉＯ３外延膜的介电常数为９０，折射率为２．６４，均和单晶性能一致。     

K5合金高梯度下快速凝固定向组织的研究

本文利用自行研制的超高梯度定向凝固装置（ＺＭＬＭＣ），考察镍基高温合金Ｋ５在不同的凝固速率下特别是在高速下定向组织的生长行为。研究表明，利用该定向凝固装置可获得完全细化的定向超细晶组织。     

LOM技术中的挤制陶瓷片的研究

采用挤出工艺制备了用于ＬＯＭ技术中的Ａｌ２Ｏ３和ＳｉＣ陶瓷片坯件，厚度０．２ｍｍ。有机物载体采用低密聚乙烯，固体粉料占４８ｖｏｌ％，研究了Ａｌ２Ｏ３－ＬＤＰＥ混合物的流变性能，对陶瘊片进行了ＴＧ－ＤＴＡ热分析和ＳＥＭ微观组织分析。     

两种定向凝固方法DZ22合金的力学性能和组织

比较了超高梯度定向凝固法（ＺＭＬＭＣ法）和普通定向凝固法（ＨＲＳ法）对ＤＺ２２合金的高温力学性能和组织的影响。结果表明：ＺＭＬＭＣ法大幅度地提高了合金的高温力学性能，９８０℃，２２０ＭＰａ条件下的高温持久寿命由７２ｈ提高到１６８ｈ；一次、二次枝晶臂间距λ１和λ２分别由１５０ｕｍ和５０ｕｍ左右到减小到６８ｕｍ和１６ｕｍ左右；元素的枝晶偏析得到抑制；合金显微组织的组成相ｒ’，（ｒ＋ｒ’）共晶，ＭＣ型碳     

凝固速率对DZ22合金力学性能和组织的影响EI

本文采用ＺＭＬＭＣ超高梯度定向凝固法（ＺＭＬＭＣ法），研究了两种凝固速率下ＤＺ２２合金的高温力学性能和组织。结果表明，较高凝固速率下大幅度地提高了合金的高温力学性能，９８０℃，２２０ＭＰａ条件下的高温持久寿命由７１ｈ５０ｍｉｎ提高到１６８ｈ５ｍｉｎ；一次、二次枝晶臂间距λ＿１和λ＿２分别由１０５μｍ和３２．７μｍ左右减小到６８μｍ和１６μｍ左右；元素的枝晶偏析得到抑制；合金显微组织的组成相γ＇、（γ－γ＇）共晶、ＭＣ型碳化物的形态、大小和分布均发生了明显的变化。     

单晶凝固组织的样品尺寸效应

通过对不同直径的单晶样品的凝固实验，研究了样品尺寸对单晶凝固组织的影响规律，研究发现，随样品尺寸减小，单晶凝固组织被细化，尤其一次枝晶间距λ1和枝晶间γ′相尺寸对样品尺寸的依赖性更为明显；样品尺寸影响的要质在于此表面积的变化，进而对凝固过程温度梯度产生影响，最终作用于凝固组织和力学性能，一次枝晶间距λ1和枝晶间γ′尺寸与样品的比表面积近拟呈线性关系，样品尺寸变化，明显改变了单晶生长过程的温度梯度和合金的高温持久寿命。     

用定向柱晶合金CM186生产的单晶涡轮叶片

ＣＭ18 6ＬＣ是发展用于定向柱晶叶片的一个含3%Ｒｅ的高合金化的镍基高温合金。合金含有最佳量的Ｃ ,Ｂ ,Ｈｆ和Ｚｒ。用ＣＭ816生产单晶铸件的生产试验证明 ,该合金可以较容易地铸造为航空涡轮的带多叶片的扇形段。为此 ,Ｃａｎｎｏｎ Ｍｕｓｋｅｇｏｎ公司和Ｒｏｌｌｓ Ｒｏｙｃｅ公司联合开发成功了用于ＲＲＡ涡轮风扇发动机的ＣＭ186ＬＣ单晶叶片扇形段。所做的评定包括 :生产单晶叶片扇形段的单晶“籽晶”技术 ;不改变含铼定向柱晶ＣＭ186ＬＣ化学成分的高蠕变极限和韧性 ;具有宽裕晶粒缺陷规范的低成本高涡轮效率的单晶叶片扇形段用…     

籽晶法生长高温合金单晶凝固界面研究

研究了籽晶法生长单晶高温合金中固液界面的演变规律。实验结果表明：在籽晶法生长高温合金单晶的起始过程中,凝固系统经非稳态自组织过程达到稳态生长,凝固界面经历了由平界面—胞状界面—枝晶界面的转化过程,胞枝晶间距根据凝固参数及初始形态自行调整,其调整模式主要有竞争淘汰、尖端开裂和高次分枝三种。在生长起始端存在着籽晶与单晶的融合区,融合区的成分取决于籽晶成分和单晶成分。     

考虑温度梯度的模态应变能法海洋平台损伤检测研究

针对导管架式海洋平台,研究了海水温度梯度对结构整体损伤检测方法之一的模态应变能法的影响。以一个导管架平台为模型,考虑温度对钢材弹性模量的影响,建立了该平台在模拟的海水温度梯度下的有限元模型。通过使用模态应变能法对该模型进行损伤检测,总结了温度梯度对基于模态应变能法的海洋平台损伤检测的影响规律。结果表明温度梯度会使该方法损伤定位能力变弱,对结构冗余度越大的构件影响越大;同时会使损伤程度识别精度降低,构件结构冗余度越大、损伤程度越小,影响越大。     

炭/炭复合材料热梯度CVI工艺中温度场的数值模拟

阐明了用于制备炭/炭复合材料的热梯度化学气相沉积工艺过程和原理,测定了沉积过程中预成型体内不同位置的温度.建立了炭/炭复合材料热梯度CVI的2D轴对称几何模型,以及热梯度CVI工艺中的导热微分方程,对热梯度CVI工艺中的梯度温度场进行了模拟分析,并将模拟结果与实际测试结果进行了对比.     

Bilinear temperature gradient focusing in a hybrid PDMS/glass microfluidic chip integrated with planar heaters for generating temperature gradients

Temperature gradient focusing (TGF) is a counterflow gradient focusing technique, which utilizes a temperature gradient across a microchannel or capillary to separate analytes. With an appropriate buffer, the temperature gradient creates a gradient in both the electric field and electrophoretic velocity. Combined with a bulk counter flow, ionic species concentrate at a unique point where the total velocity sums to zero and separate from each other. Scanning TGF uses varying bulk flow so that a large number of analytes that have large differences in electrophoretic mobility can be sequentially focused and passed by a single detection point. Up to now, scanning TGF examples have been performed using a linear temperature gradient which has limitations in improving peak capacity and resolution at the same time. In this work, we develop a bilinear temperature gradient along the separation channel that improves both peak capacity and separation resolution simultaneously. The temperature profile along the channel consists of a very sharp gradient used to preconcentrate the sample followed by a shallow gradient that increases separation resolution. A specialized design is developed for the heaters to achieve the bilinear profile using both analytical and numerical modeling. The heaters are integrated onto a hybrid PDMS/glass chip fabricated using conventional sputtering and soft-lithography techniques. Separation performance is characterized by separating several different dyes and amino acids that have close electrophoretic mobilities. Experiments show a dramatic improvement in peak capacity and resolution in comparison to the standard linear temperature gradient.     

定向凝固温度场的实验研究

本文研究了Bridgman—Stockbarger法定向凝固的温度场。着重研究了有限长试样从下向上凝固时,固液界面上的温度梯度和生长速度的变化,装置的环境温度分布,试样轴向温度分布以及提高温度梯度的方法。实验发现,有限长试样的中间部分凝固时的工艺条件是稳定且可控的。在炉底部安装一个内径很小的加热圈是提高温度梯度最有效的方法。     

大跨波形钢腹板箱梁桥日照温度场及温差效应研究

针对目前我国桥涵设计规范未给出波形钢腹板箱梁日照温度梯度,和其温度梯度研究工作的不足。以港珠澳大桥连接线工程某特大跨波形钢腹板连续箱梁桥为研究对象,对其波形钢腹板箱室断面,进行了3 d的日照温度场观测。研究了其日照温度场分布规律,继而提出波形钢腹板箱梁竖向和横向温度梯度数学计算模型,并对温差参数的取值进行了探讨。结合现场实测数据和有限元软件,对比不同温度梯度模式的温差计算值,分析了其温差效应。研究结果表明:实测波形钢腹板箱梁温度场分布与传统箱梁相差较大;温度梯度模式为指数函数和线性函数组成的分段函数;该模式计算得到的竖向及横向温差值与实测结果十分吻合,其他模式与实测结果相差较大;由于温差效应影响,顶板中轴线下缘产生了较大的横向拉应力,设计中应给予关注。该模式可为不同气候条件地区同类桥梁温度荷载计算提供重要参考。     

CRTSII型无砟轨道温度翘曲变形及其对车线动力响应的影响

以孝感北站附近综合工区内的轨道板为研究对象,对露天环境下的轨道板进行两天的温度测量。采用节点温度荷载的加载方式对轨道板温度场进行模拟,分析轨道板整体温度升降和温度梯度共同作用下轨道板的温度变形。轨道板的翘曲引起钢轨的垂向变形,将其作为附加轨道不平顺分析车线系统的动力性能,并以此为基础计算高速列车通过轨道板翘曲区段时的行车安全性问题。研究表明,CRTSII型板式无砟轨道结构轨道板温度翘曲变形分析主要考虑两个因素:温度梯度值大小;轨道板面温度与初温。温度梯度值越大,翘曲变形的最大竖向位移越大;相同温度梯度时,轨道板面温度越接近初温,翘曲变形的最大竖向位移越小。在温度荷载影响路段,各项动力指标较正常路段都有所增大,钢轨和轨道板的垂向振动加速度的增大尤为显著,行车安全性指标劣化。     

倾斜薄壁增材过程中基板的热应力数值模拟

利用电弧增材制造技术加工倾斜薄壁时,循环热力效应下,熔覆层与基板结合处应力较为集中,易导致基板变形翘曲,严重影响零部件的成形。为了明确增材倾斜薄壁不同层间偏移量和不同基板厚度下基板的热应力演化,本文采用不锈钢焊丝在Q235基板上进行沉积试验,利用COMSOL建立有限元模型,分析基板横向温度梯度和等效应力的变化。结果表明,基板的横向温度梯度在熔覆层边缘达到最大值,在距离熔覆层中心超过5 mm后趋于最小值;随着层间偏移量的增大,基板的横向温度梯度最大值逐渐减小,但基板上的等效应力逐渐增大;随着基板厚度的增加,基板的横向温度梯度最大值逐渐减小,同一测量点的横向温度梯度和等效应力也随之减小。因此,在倾斜薄壁增材中,不同的层间偏移量主要影响基板上横向温度梯度的分布和熔覆层与基板结合处的等效应力,更大厚度的基板能够有效减小基板上的横向温度梯度,从而减小变形,这对于增材初期倾斜薄壁结构中基板的变形控制具有一定的参考意义。     

The kinetics of the crystallization in bismuth-containing heterosystems Al-In-Sb-Bi and Ga-As-P-Bi

The kinetics of the crystallization of multicomponent bismuth-containing heterosystems Al-In-Sb-Bi and Ga-As-P-Bi in the field of a temperature gradient is investigated. The possible mechanism of the crystallization of bismuth-containing multicomponent solid solutions A^III B^V in the field of a temperature gradient is established. It is shown that temperature dependence of the speed of zone movement at the gradient crystallization in the given systems exhibits a hysteresis.     

Combination of column temperature gradient and mobile phase flow gradient in microcolumn and capillary column high-performance liquid chromatography

The combination of several gradient modes (solvent, temperature, and flow programming) is rarely used in HPLC analysis. In this work, the separations obtained utilizing simultaneous flow and temperature gradient in capillary column and microcolumn HPLC were compared with the separations performed under isocratic, isothermal, and isorheic (constant flow) conditions. When the mobile phase flow rate and the column temperature were changed simultaneously during the separation run, the analysis time was shortened up to 50%, while the separation efficiency was preserved. The separations obtained with combined temperature and flow gradients show high reproducibility (relative standard deviation <2.0%), comparable to the reproducibility normally seen with a mobile phase gradient. For capillary HPLC, simultaneous temperature and flow programming is the method of choice because of the great technical difficulties involved in performing solvent gradient elution.     

Effect of the growth conditions on the spatial features of Re nanowires produced by directional solidification

The effects of the solidification parameters, such as growth rate and temperature gradient, on the distance and diameter of Re nanowires have been examined. Both the spacing and diameter increase with decreasing growth rate and temperature gradient, respectively. The ratio of fiber spacing to diameter is 9.1. In addition, it was demonstrated that the temperature gradient influences interface undercooling in the same way as the growth rate and may be used as an additional parameter to control fiber spacing and diameter.