Al-Mg-Zn三元合金表面张力的估算

运用Butler方程,结合CALPHAD优化后的过剩吉布斯自由能,计算了973 K温度下, Al-Mg, Mg-Zn, Al-Zn二元合金的表面张力.结果表明,在Al熔体中加入金属Mg和Zn,可降低该液态合金的表面张力.在此基础上,利用Chou模型计算了Al-Mg-Zn三元合金的表面张力.结果表明, Al-Mg-Zn三元合金表面张力计算值范围为0.575～0.864 N/m,且随着Mg含量的增加,表面张力减小.对比了二元及三元合金表面张力的计算值与实验值,误差在5%以内.     

甲基九氟丁醚的液相密度和表面张力的实验研究

对甲基九氟丁醚(HFE7100)在279.15~321.15K温度范围内的液相密度和表面张力进行了实验研究,得到了22组实验数据.利用得到的实验数据,拟合得到了HFE7100的液相密度与表面张力计算方程.密度实验值和拟合方程计算值相比,平均相对偏差仅为-0.00809%,最大相对偏差为-0.00986%;表面张力方程计算值和实验数据之间的绝对偏差在±0.015mN·m-1以内.采用5种理论推算方程对HFE7100的表面张力进行了理论计算,Zuo-Stenby(Z-S)模型计算得出的表面张力值与文中实验值相比误差最小,最大偏差为-1.899%.所获得的密度和表面张力实验数据和计算方程,可为HFE7100的工程应用提供基础热物性数据.     

Ni-5%Sn合金熔体的热物理性质

采用悬浮液滴振荡法和落滴式量热法研究了Ni-5%Sn合金熔体的表面张力和比热. 在1464~1931 K温度范围内测定出其表面张力温度系数为6.43×10^-4 N·m^-1·K^-1, 最大过冷度达237 K. 在1461~1986 K温度范围内测定了焓变随温度的变化关系, 获得其平均比热为43.03 J^-1·K^-1, 最大过冷度达240 K. 根据实验数据进一步导出了黏度、溶质扩散系数、密度、热扩散系数和热导率等相关热物理性质. 在此基础上, 计算了快速凝固过程中a-Ni枝晶中溶质截留与过冷度的关系, 发现理论预测与实验结果相一致.     

Fe-Cu合金体系中Cu析出规律

利用扫描电镜及能谱分析研究了Fe-7.8%Cu和Fe-2.1%Cu两种合金不同温度下铜的析出分布规律,以及合金中MnS夹杂物对铜析出的影响.部分试样加热到1600℃保温20 min后直接淬火得到;其他试样1 600℃保温20 min,炉冷到特定温度再保温20 min后淬火得到.结果表明:Fe-7.8%Cu合金在1600℃下淬火,含铜相在晶界、晶内均有析出;在1200℃下淬火,含铜相沿晶界析出;而1000℃淬火则有较大尺寸的ε-Cu相沿晶界析出.Fe-2.1%Cu合金在1 600℃和1 000℃下淬火,含铜相都沿晶界析出;而800℃淬火ε-Cu相在晶内析出.合金中MnS夹杂可以作为铜析出的有效形核核心.     

Sn-Cu钎料液态结构与黏度分子动力学研究

应用基于MEAM势的分子动力学模拟,研究了Sn-0.7%Cu和Sn-1.8%Cu两种钎料在503~773K液态结构和黏度的变化规律.首先,通过模拟数据分别计算得出不同温度下两种钎料熔体的双体分布函数g(r)以及Cu元素和Sn元素在两种钎料合金中的均方位移,由均方位移得出自扩散系数,然后依据Stokes-Einstein方程计算出两种钎料的液态黏度,模拟计算液态黏度结果与实验数据基本一致.随着温度降低,黏度呈上升趋势,并且在黏度曲线上均出现跳跃点,以跳跃点为分界点,黏度曲线可以明显分为低温区和高温区.模拟得到的双体分布函数曲线符合热力学普遍规律,随着温度降低,第一峰和第二峰都变得更尖锐一些.     

过冷态水表面性质的分子动力学研究

采用SPC/E 和TIP4P 两种势函数, 分子动力学模拟了228~293 K 温度范围内水的表面性质. 模拟结果表明, 表面张力随温度的降低而增大. 当温度低于273 K 时, 表面张力的温度系数开始缓慢升高, 但在228 K 附近没有观察到类似某些体热力学参量的奇异发散行为, 这与实验结果相一致. 与实验测量值比较, SPC/E 势函数的模拟结果符合较好, 而TIP4P势低估了表面张力. 造成这种差异的主要原因可能是SPC/E 势较好地描述了过冷态水的表面结构. 在表面水分子的方向分布模拟中, SPC/E 势下的水分子表现出更强的方向有序性, 而且表面势也比TIP4P 势下的相应值高.     

液态Fe—Sb合金中枝晶生长规律研究

液态Fe-10％Sb合金在熔融玻璃净化和自由落体实验条件下,分别达到429K（0．24TL）和568K（0．32TL）过冷度．深过冷并没有改变合金的相组成,快速凝固组织中只有αFe单相固溶体．熔融玻璃净化实验研究发现,αFe枝晶生长速度随过冷度呈指数函数变化．当过冷度△T〈296K时,枝晶生长速度随过冷度增大而升高,并在296K过冷度处达到极大值1．38m／s．若合金过冷度进一步增大,αFe枝晶生长速度则呈现降低趋势．枝晶生长形态演变的主要规律是,小过冷条件下αFe相以粗大枝晶方式生长,而深过冷合金熔体中形成蠕虫状枝晶．溶质截留程度主要取决于实际枝晶生长速度而不是过冷度大小,同时也与冷却速率相关．由于其结晶温度间隔比较宽大,尽管快速枝晶生长显著抑制了溶质偏析,但是Fe-10％Sb合金仍难以实现完全无偏析凝固．     

金属熔体本征过冷度与熔化熵的耦合关系

利用气动悬浮和熔融玻璃净化法对液态纯铁的过冷能力进行研究, 分别获得了340 和281K 的最大过冷度, 表明在气动悬浮无容器凝固条件下液态纯铁的形核更接近于均质形核.根据经典形核理论和Spaepen 界面能公式, 建立了金属熔体本征过冷度(即均质形核对应的过冷度)与熔化熵之间的耦合关系方程. 并根据该方程预测了一系列金属熔体的本征过冷度, 对比结果表明预测值与实验值具有较好的一致性.     

深过冷Fe-30%Co合金的组织演化

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法，使原子分数Fe-30%Co合金获得了高达457K的大过冷度.系统考察了合金凝固组织随过冷度的演化规律.发现合金的凝固组织随过冷度的增大存在两次细化和一次粗化过程, 即在小过冷度范围内粗大树枝晶向粒状晶的转变和中等过冷度下局域定向枝晶的细化，而在大过冷度范围内随着亚稳枝晶核数目的增加,存在一个明显晶粒粗化的过程.     

碳酸二甲酯与正庚烷混合物表面张力的实验研究

利用悬滴法液体表面张力实验系统测量了碳酸二甲酯(DMC)和正庚烷的表面张力,并拟合了方程。实验值与方程值偏差不超过±1%。在此基础上测量了碳酸二甲酯与正庚烷混合溶液在298.15~343.15 K温度区间,摩尔分数在0.1~0.9的表面张力值。分析了其过余表面张力,将其拟合为Redlich-Kister计算方程。为碳酸二甲酯、正庚烷的工程应用提供基础热物性数据和方程。     

In及In-Cu合金熔体的粘度研究

利用回转振动粘度仪对纯In、In 5 %Cu合金及In 2 0 %Cu合金在液相线以上不同温度进行了粘度测量 ,实验结果表明 ,随温度升高 ,三种熔体的粘度都呈现减小趋势 ,且符合指数变化规律 ;纯In在 43 0℃和 470℃左右粘度出现异常变化 ,In 5 %Cu合金在 6 0 0℃附近粘度值有突变 ,In 2 0 %Cu合金在测试温度范围内没有明显变化 ,粘度的突变表明了液体结构的转变 ;在In中加入 5 %Cu后 ,熔体的粘度值减小 ,而加入 2 0 %Cu后 ,熔体的粘度值明显升高 .     

DSC法测定甜菊糖RA40-甲醇溶液的常压比热

利用差示量热扫描仪(DSC),在288.15～328.15,K温度范围内,测定了不同浓度的甜菊糖RA40-甲醇溶液的比热,利用非线性最小二乘法建立比热与甲醇中RA40质量浓度和温度的经验方程.把该方程的计算值与实验值进行比较,相对误差平均小于1.5%.该方程可用于溶液结晶提纯RA及相关体系热量平衡的计算.     

激光焊接与重熔自由表面温度分布及熔池形状的数值分析

以固液相变的统一模型方程为基础,计算了激光焊接与表面重熔不同加热模型条件下,液态熔池的形成过程,以及温度场和流场.主要考察了激光诱导的合金元素汽化和表面张力驱动流对自由表面温度分布及熔池形状的影响.结果发现,熔池自由表面温度和溶池形状主要受表面张力驱动的流体流动的影响,它在限制自由表面最高温度方面起着主要作用,合金元素汽化热损失的影响是第二位的.熔池的形状主要受液态金属涡旋方向的影响,在负的表面张力温度系数条件下,熔池浅而宽;在正的表面张力温度系数下,熔池深而窄.     

离子液体N-丙基-吡啶二氰胺盐[C3py][DCA]水溶液的体积和表面性质

在T=(288.15～318.15)K温度范围内,测定了不同质量摩尔浓度的离子液体N-丙基-吡啶二氰胺[C_3py][DCA]水溶液的密度和表面张力。根据密度值计算了不同浓度[C_3py][DCA]水溶液的平均摩尔体积和热膨胀系数,水溶液平均摩尔体积随着温度和质量浓度的升高而增大,热膨胀系数随着温度的升高而增大。并提出了一种估算水溶液表面张力的经验方程。预测值与实验值具有较好的一致性。     

难熔元素合金化NiAl合金的第一性原理计算

基于密度泛函理论,研究了合金元素Zr、Hf、Nb、Ta对NiAl合金的电子结构、力学性能和热学性能的影响,分析了合金相的晶胞参数、态密度、韧脆性以及焓、自由能、熵、德拜温度和热容。研究表明:Zr、Hf、Nb和Ta在晶胞结构中都倾向于取代Al位点,合金化后晶胞的晶格参数和晶胞体积均增加到不同程度。态密度图显示0～20 eV能量范围内,态密度分布均较为平均,没有局域的态密度(density of states, DOS)尖峰,-10～0 eV能量区间内态密度均出现最强峰。由柯西压力值判断,Zr、Hf、Nb、Ta的加入均使柯西压力值增大,且合金相模量比(ratio of shear modulus to bulk modulus,G/B)的值均小于0.57,合金相表现出相对韧性。在0～1 700 K温度范围内,合金相的焓、熵均随温度的升高而增大,当温度高于400 K时,合金相的德拜温度均趋于420 K;随着温度的升高,合金相的热容值均趋近于杜隆-珀蒂极限值,表明合金化后结构体现出良好的热力学性能。     

HFE7000、HFE7200的表面张力和黏度实验研究

为了获得氢氟醚HFE7000、HFE7200的表面张力和黏度参数,补充现有数据不足,为其作为电子元器件的冷却介质、工业清洗剂等工程应用提供技术支持,采用表面光散射实验系统,对HFE7000、HFE7200在293~393K温度范围内饱和状态下的表面张力和黏度进行了实验研究,共计得到44组实验数据。利用得到的实验数据,拟合得到了HFE7000、HFE7200的表面张力和黏度计算方程。其中,表面张力方程计算值和实验数据之间的绝对偏差在±0.1mN·m-1以内,黏度方程计算值和实验数据之间的相对偏差在2%以内。所获得的表面张力和黏度实验数据以及计算方程,可为HFE7000、HFE7200的工程应用提供基础热物性数据。     

邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯表面张力的实验研究

为了获得二甲苯异构体邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的表面张力参数,补充现有数据不足,为其作为化工合成原料、汽油及替代燃料添加剂等工程应用提供技术支持,建立了悬滴法实验系统,利用正庚烷检验其精确性和可靠性,并对邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯在303.15~393.15K温度范围内的表面张力进行了实验研究,得到了57组实验数据。利用得到的实验数据,拟合得到了邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的表面张力计算方程。表面张力计算方程计算值和实验数据之间的绝对偏差在±0.1mN·m-1以内。所获得的表面张力实验数据和计算方程,可为邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的工程应用提供基础热物性数据。     

二元液态合金互扩散系数的预测模型

利用扩展的Miedema模型和Wilson方程,计算出二元液态合金的热力学因子,并结合硬球理论的自扩散系数方程提出了互扩散系数的计算方法.利用该方法计算了Sn-Bi,Sn-Zn,Sn-Al,Pb-Bi,Sn-Pb不同体系下的互扩散系数,并和文献实验值作了比较.结果表明,计算值和实验值具有较好的一致性.该方法的优点在于仅仅依靠合金元素本身的物理参数即可获得热力学因子和自扩散系数,进一步可以得到二元液态合金的互扩散系数.通过该方法,能够获得几乎所有的二元液态合金的互扩散系数.     

二甲基苯基乙氧基硅烷饱和蒸汽压的研究

通过真空减压精馏分离得到高纯度二甲基苯基乙氧基硅烷,利用斜式沸点仪测定二甲基苯基乙氧基硅烷在1.325～99.325 kPa范围内的饱和温度并利用Antoine方程进行关联,得到Antoine常数A=5.077 80,B=969.550,C=-152.478 K.饱和温度计算值与实测值之间的最大相对偏差不大于0.24％.还利用Clausius-Clapeyron方程估算了348.32 ～467.92 K范围内二甲基苯基乙氧基硅烷的摩尔蒸发焓.     

固液反应球磨制备Al-Cu-Fe与Al-Si-Fe三元合金

利用固液反应球磨技术,采用Fe球球磨液态Al-Cu和A1-Si三元合金,研究了Al-Cu-Fe和Al-Si-Fe三元合金相形成规律.在923 K球磨液态的Al-33.2%Cu共晶合金,球磨48 h后,得到Al13Cu4Fe3的固相粉末;在943 K球磨Al-54%Cu(Al2Cu)合金熔体,球磨24 h后,Al2Cu的液相消失,得到了固相的Al65Cu20Fe15和Al13Cu4Fe3混合粉末;在963 K球磨Al-7%Si亚共晶合金熔体,球磨48 h后,Al-Si液相消失,得到固态的Al8Fe2Si合金粉末;在963 K球磨Al-12.6%Si共晶合金熔体,球磨48 h后,Al-Si的液相消失,得到固态的Al8Fe2Si粉末;在1133 K球磨Al-30%Si过共晶合金熔体,球磨24 h后,Al-Si的液相消失,得到固态的Al3FeSi合金粉末.在上述球磨中,若加入一定量的Fe粉,将加速反应进程.固液反应球磨产物是在打击剥离的过程中制得的.