空间反应堆Brayton循环的热力学特性

地面Brayton循环系统具备高效、紧凑的特点,经过优化后,可适用于空间反应堆。该文利用Fortran语言对空间Brayton循环进行数学建模,以循环工质为基础对系统进行改进,对氦氙混合工质下闭式Brayton循环进行热力学分析,讨论混合工质成分变化对Brayton循环的综合影响。研究结果表明:加入氙气降低了Brayton循环热力学性能,循环效率和比功均有降低;但氙气的加入有效降低压气机膨胀功,改善循环气动性能。氦气与氙气在热力性能与气动性能中表现互补,纯氦工质中加入适量氙气可使Brayton循环系统减少压气机、换热器数量,从而具备空间应用的潜力。     

Brayton空间核能系统质量估算模型

空间核能系统具有输出功率高、持续时间长等特点,是中国未来大型太空任务的理想选择,与地面核装置相比,其质量和体积直接决定着系统性能。该文在系统部件分析的基础上,建立了一个适用于闭式Brayton循环的质量估算模型,并开发了对应的MATLAB计算程序SPRBC。模型涵盖了核反应堆、屏蔽层、Brayton单元、回热器、热辐射器等主要部件。其中,核反应堆和屏蔽层的质量根据物理设计得到,Brayton单元的质量根据经验公式得到,回热器和热辐射器的质量根据换热器设计得到。该文研究不同功率下的系统质量,可以得出百千瓦级时系统比质量在30kg/kWe左右。当输出功率达到兆瓦级水平时,系统比质量有可能降低到10kg/kWe以下。此外,该文还对一个电功率为1.76MW的Brayton空间核能系统进行了质量分析。结果表明:系统比质量可达到6.14kg/kWe,热辐射器面积约为665m2;系统总质量约为10.8t,其中核反应堆、屏蔽层和Brayton单元的份额较大,分别占22.5%、22%和26.4%。     

微型有机朗肯循环热电系统建模与性能分析

为研究环保新型有机工质应用于微型朗肯循环热电联供系统的适应性和循环效率,针对3种有机工质HFE7000,HFE7100和Neo-pentane,构建了典型微型有机工质朗肯循环热电联供循环系统,并建立了系统热力学能量流通模型,研究了循环温度、回热器温差、过热和过冷对系统效率的影响.结果表明:所选工质可适用于微型有机朗肯循环,有机工质自身性质对循环效率有一定影响;系统各项效率均随着蒸发器出口温度的升高和冷凝器出口温度的降低而增加;在循环中增设回热器有利于提高系统发电效率,有机工质在回热器进出口之间每10℃的温度差,可将微型有机朗肯循环系统的发电效率提高0.4%～0.5%;对工质采用过热和过冷手段,均会降低微型有机朗肯循环系统的循环效率.     

地热驱动有机朗肯-单级压缩制冷系统的热力学分析

建立了地热驱动有机朗肯-单级压缩制冷系统的热力学模型,根据热力学第一定律和第二定律,以系统性能系数和火用效率作为系统性能的评价指标,研究分别以R245fa,R123,R114,R141b作为循环工质时,地热流温度(发生温度)、凝汽温度和蒸发温度对系统性能的影响,并筛选出适用于中温地热能驱动的有机朗肯-单机压缩制冷系统最佳工质.计算结果表明,R141b综合性能最佳,根据典型工况下R141b作为循环工质时系统火用损的分布情况,在发生器和冷凝器处进行改进将大大提高系统的火用效率.     

发动机双回路朗肯循环的性能分析和参数优化

为提高发动机余热回收中双回路有机朗肯循环(DORC)的余热回收效率,通过热力学第一定律,建立包括蒸发器、涡轮、冷凝器和泵的有机朗肯循环模型。基于该模型,研究高温回路工质(R123、R245fa、R141b和水)、蒸发压力(1~7 MPa)和涡轮入口温度(480~680 K)对发动机余热回收系统性能的影响规律,以系统净输出功、热效率和效率为评判标准,找到最佳工质和热力参数。结果显示,高温回路蒸发压力的增加,对所有工质都有明显优化作用,而当工质被加热成过热气体后再进入涡轮做功,对湿工质水而言,过热度增大,系统性能提高,对干工质R245fa和等熵工质R123、R141b,过热度增大却没有明显优化甚至有恶化作用。水工质DORC表现最好,相应的净输出功、热效率和效率分别为95.44 k W、13.84%和63.20%。考虑系统的换热面积,R123是四种工质中最理想的工质,对应的单位换热面积的净功量为6.39 k W/m~2。     

在煤富氧燃烧下的超临界CO_2再压缩循环的热力学分析

为了降低发电系统碳捕集的能耗以及提高电站整体供电效率,提出了一种基于煤富氧燃烧的超临界CO_2再压缩循环复合发电系统,并对系统进行了热力学分析与参数敏感性分析。结果表明,通过空分装置与热力系统集成可以使系统供电效率提高到43.75%,比无集成系统提高1.93%。锅炉损占总损的比例(82.29%)最大,回热器损占总损的比例(8.85%)次之。通过参数敏感性分析可以得到最佳透平出口压力是由循环最低温度所决定的,最佳透平出口压力曲线与CO_2饱和压力曲线基本重合;透平出口压力处于最佳值时,压比越大,供电效率越高。利用遗传算法对系统进行优化并与采用冷端优化后的超超临界燃煤机组进行对比,结果表明,在平均冷却水温度低于27℃的区域,该系统具有更高的供电效率以及更好的热经济性。     

串并联双压力蒸发卡林纳循环的性能分析

在卡林纳循环和串联的双压力蒸发卡林纳循环(DPV-KC)的基础上提出了一种串并联双压力蒸发卡林纳循环(DPV-KC2).通过设置压力相对较低的第二蒸发器,与第一蒸发器的液体加热段并联,第二蒸发器出口蒸气进入透平低压级段膨胀作功,使热源得到梯级利用,从而可以提高热源的动力回收效率.在外界冷热源温度相同的条件下,通过热力学原理对DPV-KC2、DPV-KC和基本型卡林纳循环的性能进行了分析.结果表明,在热源温度和冷却水温度分别为400和25℃、工作浓度和基本浓度分别为0.5和0.314、第一蒸发器露点温度和工质入口过冷度分别为290℃和15 K、第二蒸发器工质出口过热度为60 K时,DPV-KC2系统的动力回收效率达到26.34%,比单蒸发压力卡林纳循环提高了17.3%,比串联布置蒸发器的DPV-KC提高了3.58%.     

工质对的过量焓对吸收式制冷系数的影响

针对高效吸收式制冷工质对的筛选问题,为了寻求一个新的突破口来提高吸收式制冷系数,对单级吸收式制冷系统中工质对的循环和能量转移过程进行了理论分析。通过将溶液焓"拆分"为溶质焓、溶剂焓和过量焓,发现过量焓可以影响吸收式制冷的制冷系数,并且既可以有利于亦可以抑制吸收式制冷的制冷系数;通过对比分析100%和0%两种极端回热换热器工况下的制冷系数,发现过量焓对吸收式制冷的影响与回热换热器的效率相关。为定量分析过量焓对制冷系数的影响,对H_2O/LiBr、R134a/[HMIM][Tf_2N]和R1234yf/[HMIM][BF_4]3种工质对的吸收式制冷系统进行热力学模拟,结果表明:回热换热器效率较高时,由于过量焓的作用,R1234yf/[HMIM][BF_4]的制冷系数将反高于H_2O/LiBr。     

燃气轮机实际循环熵产分析与性能参数评价

基于热力学第二定律,引入无量纲熵产数Ns表示燃气轮机装置热力性能完善程度,对其进行热力性能熵产分析.研究了表征燃气轮机装置热力性能参数:回热度σ、温度比τ、压力比π、循环有用功系数λ等对循环性能的影响及其相互关系.结果表明,采用有回热的循环Ns相比无回热的循环Ns明显减小,且在σ较大的情况下,Ns随π增大而增大,但变化不明显,随τ增大而减小.因此可通过增大τ、增大σ(≥0.7)和适当选取π以获得较大的循环热效率ηi及较小的Ns.在较高τ的情况下,尽量提高λ,以减小Ns.     

绝热膨胀-放气回热式制冷循环及其热力学分析

本文提出一种新的闭式气体膨胀循环——绝热膨胀-放气回热式制冷循环,或者称改进型G-M循环,采用该循环的制冷机具有Gifford-McMahon(G-M)循环制冷机的结构简单、无维修运转周期长、振动较小等优点,而该循环的效率比G-M循环高。与G-M制冷机相类似,采用该循环的制冷机也可以做成多级。本文叙述了循环的工作过程,进行了循环的热力学分析及新循环与G-M循环的性能比较,得出了一些有益的结果。这些结果可供制冷机的设计和实验研究参考。     

冷冻消融预冷系统热力学分析

将单级蒸气压缩式制冷系统作为冷冻消融设备的预冷系统,利用热力学第一定律、第二定律对其建立数学模型,进行能量分析和?分析.研究了R134a,R22,R404a这3种制冷剂在不同蒸发温度和冷凝温度下循环性能系数、总损失、总效率的变化,以及系统中各部件的?损失、?损失占比和?效率.结果表明,在所选工况范围内,R22的性能系数、总?损失、总?效率均优于R134a和R404a,但与R134a相比无显著差异.计算结果表明,系统中压缩机、冷凝器、毛细管是循环总?损失的主要来源,而回热器及蒸发器的损失较少,分析了其原因,并提出了改进建议.     

NH3/CO2低温制冷系统研究

研究了一种NH3/CO2 复叠式低温制冷系统 ,其中高温部分采用NH3做工质 ,低温部分利用CO2 为工质 .通过对NH3/CO2 复叠式制冷系统的性能进行的热力学模拟计算 ,分析了该循环的运行参数和性能系数在中间温度和冷凝温度改变时的变化规律 ,结果表明 :在同一冷凝温度下 ,复叠式两级低温制冷系统存在一个最佳中间温度 ,使系统性能系数最大 ,在最佳中间温度的± 5K范围内 ,性能系数降低很少 ;高温级冷凝温度改变时 ,循环性能系数也要随之变化 ,随冷凝温度增加 ,系统达到最大性能系数时的最大中间温度也增加 .研究结果为该复叠式制冷系统的优化设计和实际运行提供了理论基础     

回热无泵氨-水吸收式制冷系统的设计分析

为了充分利用无泵氨-水系统中稀溶液的余热,在系统内串联一个相同的发生容器,并在各发生容器内增设溶液热交换器.利用建模程序,对系统在不同工况下进行模拟计算,分析了外部参数变化对于循环性能的影响,并与改进前的系统进行比较.研究结果表明:当溶液循环率λ=1时,回热系统的制冷性能系数(COP)可达0.295,比原循环的值提高了82.1%;增大λ值,可大大减少所需预热负荷和预冷负荷,从而较为明显地提高系统COP,改善系统制冷连续性,且λ越大,回热系统的优势越明显.初步探讨了回热系统采用二元工质的性能和参数影响,为后续三元工质的应用研究提供必要的指导.     

二水合2-吡嗪羧酸锌(Zn(pyza)_2(H_2O)_2(s))的晶体结构和热化学性质

以二次蒸馏水为溶剂,合成了二水合2-吡嗪羧酸锌(Zn(pyza)2(H2O)2(s))。利用X-射线单晶衍射法表征其晶体结构,应用TG/DSC热分析技术研究了该化合物的热分解特性,采用绝热量热计测量了该配合物在80~400K的低温热容。根据实验结果,通过最小二乘法拟合原理,得到了该配合物的摩尔热容随折合温度变化的公式,计算出该化合物的舒平热容和热力学函数数据。依据热化学循环原理,利用等温环境下的溶解-反应热量计,测定了所设计热化学反应的反应物和生成物在所选定溶剂中的溶解焓,通过计算得出该反应的反应焓数值为-(49.555±0.403)kJ/mol。利用Hess定律计算出2-吡嗪羧酸锌的标准摩尔生成焓为-(858.62±2.30)kJ/mol。利用紫外-可见光谱仪对反应物和产物溶解所得溶液分别进行测量,从而证实所设计热化学循环的可靠性。     

下期发表论文摘要预报

Fe-Mn-Si-Cr-N形状记忆合金中应力诱发马氏体量的测定 孟庆平,戎咏华,陈世朴,徐祖耀 (上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030) 摘要：通过X射线衍射峰位置和强度的计算,可以测定Fe-Mn-Si-Cr-N形状记忆合金中应力诱发马氏体(ε相)体积分数.选择既不重叠又有足够强度的奥氏体的{111}γ、{200}γ和马氏体的{101}ε衍射峰用于定量测定y相和ε相的含量,并以定量金相结果进行了验证.结果表明,该合金的应力诱发马氏体的体积分数fM和应变量之间符合Olsen和Cohen用于Fe-Cr-Ni合金的指数关系：fM=1-exp{-β[1-exp(-αη)]n},拟合的参数α、β和n分别为12.5、2.2和0.5,其中n值与Fe-Cr-Ni合金的n值(4.5)不同,表明Fe-Mn-Si基合金在较小的应变量下就可获得比Fe-Cr-Ni合金大得多的应力诱发马氏体量,原因可归结于两种合金的相变机制不同.实验和拟合结果也证实了Olsen和Cohen认为的在Ms点以上不能通过应力诱发得到100％的马氏体. 基于粘弹塑性理论局部焊后热处理评定准则 陆皓1,汪建华1,村川英一2 (1.上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030;2.大阪大学,日本 567-0047) 摘要：采用考虑高温蠕变的粘弹塑性有限元等数值方法与实验相结合,对具有初始焊接残余应力的管子在不同热处理条件下进行了分析,特别是对局部焊后热处理加热宽度的确定进行了研究.提出了2个局部焊后热处理的评定准则,即基于残余应力消除效果的残余应力准则和基于改善焊接接头性能的均热区温差准则.局部焊后热处理应同时满足这两个准则的条件. Ti51Pd30Ni19合金的相变及力学性能特征 田青超,吴建生 (上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030) 摘要：制备了Ti51Pd30Ni19高温形状记忆合金.利用高温X射线衍射(XRD)分析及热分析(DSC)研究了合金的相变过程,并对其在不同加载条件下的力学性能进行了测试.结果表明,合金的马氏体相变开始温度可达212℃,合金在马氏体及奥氏体状态下具有不同的屈服强度及形变强化能力.在室温下,合金的形状记忆性能随拉伸变形量的增大而降低.获得了该合金的伪弹性：在奥氏体转变结束温度附近进行拉伸循环,三次加载-卸载循环后即可获得稳定的弹性滞后回线. 316L奥氏体不锈钢焊接热影响区性能 王敏1,G. MICHEL2, J.F. JULLIEN2 (1.上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030; 2. INSA de Lyon, 20 Avenue Albert Einstein, 69621 Villeurbanne, France) 摘要：为了研究316L焊接热影响区性能,采用特定的热、应力、应变模拟控制曲线,对其在20℃、600℃、1 000℃及1 100℃几种温度下进行热模拟拉伸试验,获得了此种材料在多种应变速率下的应力-应变曲线.结果表明,在一定的应变速率下,316L的弹性模量E及屈服极限σ0.2都随温度升高明显降低;在室温及高温下,316L存在着σ0.2随应变速率提高而提高的应变率效应,且应变率敏感性随温度升高而增加.同时,还观察到316L在高温(1 000℃和1 100℃)塑性状态下由粘塑性引起的应力松弛现象及室温下的加工硬化现象. Ce-Y-TZP陶瓷中的马氏体相变与形状记忆效应 张玉龙1,金学军1,徐祖耀1,张玉峰2,施剑林2 (1. 上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030;2.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海 200050) 摘要：用共沉淀法制备了8 mol％CeO2-0.25 mol％Y2O3-ZrO2(8Ce-0.25Y-TZP)、8Ce-0.50Y-TZP和8Ce-0.75Y-TZP 3种成分的超细粉,于1 500℃分别烧结2、3、6 h成形.8Ce-0.25Y-TZP的马氏体相变开始温度Ms在室温以上,室温下基本上不具有形状记忆效应;8Ce-0.50Y-TZP的形状记忆效应最佳,其中烧结6 h的试样最大可恢复应变为1.18％;8Ce-0.75Y-TZP的形状记忆效应较差.Ms与材料的强度密切相关,晶粒大小和密度等也有影响. 大晶粒TiAl基合金的超塑性变形行为 孙锋,林栋樑 (上海交通大学材料科学与工程学院,教育部高温材料及高温测试重点实验室,上海 200030)摘要：研究了大晶粒Ti-47Al-2Mn-2Nb-B合金的高温变形行为.该合金具有近等轴γ组织,其间均匀分布着少量极细的α2相.测试在空气中进行,试样用釉涂覆加以保护,温度为1 025～1 100℃,初始应变速率范围为(0.04～1.28)×10-3 s-1.该合金表现出和常规细晶超塑性材料相同的变形特征,而无需满足细晶和晶界滑移的先决条件.在所研究的大多数情况下,均可获得200％以上的延伸率.1 100℃,4×10-5s-1均匀变形条件下可获得287.5％的最大延伸率,相应的应变速率敏感指数为0.39.超塑变形后观察到显著的晶粒细化. Al-Si合金凝固相变热的Fourier算法 孙业赞1,曹刚1,姚寿山1,于敞1,张国伟2 (1.上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030;2.上海航天局新江机器厂,上海 201600) 摘要：应用Fourier有源热传导理论,使用装有两支热电偶的热分析样环,研究了铝合金凝固相变热的Fourier算法及其计算机辅助分析系统.测量了含Si量分别为6.34％、7.68％和8.46％铝合金的凝固相变热.计算结果分别为407、411和429 kJ/kg.与差热分析法比较,最大误差小于6％,其计算精度远高于Newton算法.实验结果证明,使用凝固始点和终点的热扩散系数αs、αe和Newton迭代法来计算凝固区间的"零"曲线具有更好的精度,所确定的"零"曲线更接近凝固相变的自然过程.说明建立在这种算法上的合金凝固质量计算机辅助冷却曲线分析系统,可广泛地用于材料加工过程的信息和参数计算. γ(fcc)→ε(hcp)马氏体相变切变角的AFM测定方法 石玮,郭正洪,戎咏华,陈世朴,徐祖耀 (上海交通大学国家教育部高温材料及高温测试重点实验室,上海 200000) 摘要：建立了一种测量γ(fcc)→ε(hcp)马氏体相变切变角的方法.运用Thompson四面体和几何模型推导出马氏体变体的迹线方向,通过计算求得相变浮凸角与真实切变角的对应关系.应用原子力显微镜(AFM)测量了Fe-30Mn-6Si合金应力诱发马氏体相变的浮凸角.文中两个实例计算结果分别为17.85°和21.10°,与理论值19.47°相比误差小于2°,表明该方法具有精度较高、操作简单的特点. 铝合金阳极氧化膜的微观结构分析 刘磊1,胡文彬1,吴建生 (1.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室; 2.上海交通大学国家教育部高温材料及高温测试重点实验室,上海 200030)摘要：使用透射电镜现察了铝合金阳极氧化膜的微观结构,发现了阳极氧化膜的阻挡层与多孔层以及独特的六角形胞孔结构,氧化膜胞孔的孔道沿氧化膜表面向铝合金基体方向呈收缩趋势,这与阳极氧化过程中电压升高对多孔结构生长的影响有关.结合阳极氧化膜生长环境以及氧化膜的生长模型,探讨了氧化膜多孔结构的生长方式。 定向凝固Fe-6.5％Si合金室温三点弯曲过程中的滑移 宋洪伟1,林栋梁1,单爱党1,陈家光2,王聪2 (1.上海交通大学材料科学与工程学院,教育部高温材料及高温测试重点实验室,上海 200030; 2.上海宝山钢铁(集团)公司研究院,上海201900) 摘要：分析了定向凝固Fe-6.5％Si合金室温三点弯曲试样中的滑移带,采用EBSD方法测定了晶界位向差和晶粒取向.结果表明,在横向试样近下表面两个位向差为29.3°的晶粒中,滑移带在{001}面上分别与<010>方向成25°和60.7°.经分析,这两组滑移带都不属于{110}<111>滑移系,而可能属于{112}<111>或{123}<111>滑移系. 铜单晶连铸过程中固液界面位置和形状的数值分析 许振明1,耿关祥2,李建国1 (1.上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030;2.上海汽车有色铸造总厂,上海 200062)摘要：为了准确地控制工艺参数,获得表面光洁、高质量的连铸铜单晶,采用数值分析方法研究铜单晶连铸时固液界面的位置和形状.发现铸型温度(TM)、连铸速度(v)、冷却位置(L)和熔体温度(TL)影响固液界面的位置和形状,并且铜单晶连铸时固液界面向熔体呈凸出形状.当固液界面位于铸型内距出口端2～3 mm时,可获得表面光洁、晶体取向度小于10°的连铸铜单晶.为了获得高质量的单晶,固-液界面面必须平滑,甚至是平界面。计算结果与实验结果吻合很好,可用数值分析方法确定连铸铜单晶的工艺参数,为铜单晶连铸提供理论依据 凹凸棒粘土对消失模涂料触变性的影响 吴国华1,谢敏2,丁文江1,罗吉荣3 (1.上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030;2.合肥工业大学外语系,合肥 230069; 3.华中科技大学材料学院,武汉 430074) 摘要：从提高消失模涂料的触变性出发,采用安徽凹凸棒粘土作为消失模涂料的触变剂.利用差热分析、电镜、x射线衍射、红外吸收光谱等方法测试了凹凸棒粘土的理化性能,并利用NXS-11型旋转粘度计研究了凹凸棒粘土对消失模涂料触变性的影响,提出了消失模涂料的触变性数学模型.结果表明,安徽凹凸棒粘土的理化性能与美国凹凸棒粘土相似,是一种成分较纯的凹凸棒粘土.凹凸棒粘土是一种优良的消失模水基涂料的触变剂,且凹凸棒粘土与膨润土对涂料触变性的影响有显著的差别,膨润土形成的结构破坏很快,恢复则缓慢;凹凸棒粘土的结构破坏与恢复均是一个比较平缓的过程. Bi对AZ91镁合金时效析出动力学过程的影响 袁广银1,孙扬善2,曾小勤1,吕宜振1,王渠东1,丁文江1 (1.上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030;2.东南大学材料科学与工程系,南京 210096) 摘要：实验合金中Bi的加入量为0.5％～2％,合金在SF61％/CO2混合气体保护下熔炼,通入氩气精炼后在预热至250℃的金属型中浇铸成130 mm×40 mm×20 mm的板状试样,浇铸温度720℃.将铸态试样经过固溶处理(420℃,12 h)后,在200℃进行时效.实验结果表明,Bi的加入延长了合金的时效进程,有效地抑制了时效组织中非连续析出相的形成,促进了连续沉淀相的析出.电子束微区分析(EDAX)和透射电镜(TEM)研究表明,Bi的加入使AZ91合金中形成了组成较复杂的连续析出相Mg17(Al,Bi)12,该析出相与基体之间具有复杂的半共格位向关系,提高了强化相的热稳定性,从而有助于合金高温力学性能的改善. NiTi形状记忆合金薄膜的残余应力吴廷斌1,漆璿1,王文杰1,董荆山1,江伯鸿1,王莉2,蔡炳初2 (1.上海交通大学国家教育部高温材料及高温测试重点实验室,上海 200030; 2.上海交通大学国家教育部薄膜与微细加工技术开放实验室,上海 200030) 摘要：采用X射线掠射法和轮廓法,测量了单晶Si基板上用磁控溅射法制备的NiTi形状记忆合金薄膜的残余应力,分析了其与薄膜厚度以及晶化处理温度等工艺条件的关系.结果表明：该薄膜中的残余应力主要来源于薄膜同基板材料的膨胀系数和晶格参数不匹配;薄膜厚度越大,残余应力越小;晶化处理温度对因热胀系数差异带来的热拉应力因马氏体相变而致的相变压应力均有不同程度的影响. 利用交变磁场分离空心圆柱状金属熔体中金属夹杂的理论研究 (2. 李克,孙宝德,疏达,李天晓,丁文江,周尧和 (上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030) 摘要：对空心圆柱熔体中非金属夹杂的电磁分离过程进行了动力学分析,通过解析法计算得出了无量纲数r1/δ、磁感应强度Be、电磁力作用时间t和颗粒粒径dp等与夹杂分离效率η的关系.结果表明,采用空心圆柱形状,可以使实心圆柱熔体大部分区域受力较弱的情况得到改善,提高分离效率;取频率f=10～15 kHz、r1/δ=1.5～2时,可获得最大电磁分离效率;对粒径小于5μm的夹杂颗粒,电磁分离作用不显著;磁感应强度和电磁力作用时间的最佳取值范围是t＞5 s、Be＞0.1 T. 材料科学的一个新生长点--生态材料学 周尧和,孙宝德,李天晓,许振明 (上海交通大学材料科学与工程学院,上海,200030) 摘要：针时材料产业的现状和发展趋势,提出了生态材料学的概念,即生态材料学是关于材料及材料循环过程与生态环境相互作用的科学,其目的在于使材料在满足所需性能的前提下,具有优良的生态环境协调性.分析了生态材料学的基本思想和主要研究内容,给出了环境负荷表达式和材料科学与工程的新判据.以铝合金熔体纯净化生态处理工艺为例,指出了材料科学与工程的发展方向. 铜单晶连铸过程中固液界面位置和形状的数值分析 许振明1,耿关祥2,李建国1 (1. 上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030;2.上海汽车有色铸造总厂,上海 200062) 摘要：为了准确地控制工艺参数,获得表面光洁、高质量的连铸铜单晶,采用数值分析方法研究铜单晶连铸时固液界面的位置和形状.发现铸型温度(TM)、连铸速度(v)、冷却位置(L)和熔体温度(TL)影响固液界面的位置和形状,并且铜单晶连铸时固液界面向熔体呈凸出形状.当固液界面位于铸型内距出口端2～3 mm时,可获得表面光洁、晶体取向度小于10°的连铸铜单晶.为了获得高质量的单晶,固-液界面面必须平滑,甚至是平界面.计算结果与实验结果吻合很好,可用数值分析方法确定连铸铜单晶的工艺参数,为铜单晶连铸提供理论依据. 铝合金阳极氧化膜的微观结构分析 刘磊1,胡文彬1,吴建生 (1.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室;2.上海交通大学国家教育部高温材料及高温测试重点实验室,上海 200030) 摘要：使用透射电镜观察了铝合金阳极氧化膜的微观结构,发现了阳极氧化膜的阻挡层与多孔层以及独特的六角形胞孔结构,氧化膜胞孔的孔道沿氧化膜表面向铝合金基体方向呈收缩趋势,这与阳极氧化过程中电压升高对多孔结构生长的影响有关.结合阳极氧化膜生长环境以及氧化膜的生长模型,探讨了氧化膜多孔结构的生长方式.