扩展的似化学理论及其在KCl—YCl3体系中的应用

评述了适用于有序体系热力学优化分析的扩展的似化学理论及优化方法，编制了相图和热力学的性质的优化和计算程序，并用所编程序对KCl-YCl3体系的相图和热力学性质进行顾优化分析和讨论，。     

MgB2超导体的相图及其对薄膜制备的指导作用

MgB2适合于制备约瑟夫森结,在超导电子学领域有很好的应用前景。制备高质量的MgB2薄膜至关重要,应用Mg-B/Mg-B-O体系的相图指导MgB2薄膜生长意义重大。总结MgB2相体系及相关系,详细对比分析Mg-B/Mg-B-O体系的热力学相图,总结分析富氧区杂项MgO的生成机理及其对MgB2薄膜质量和性能的影响,研究分析有氧体系下Mg-B/Mg-B-O热力学相图对MgB2薄膜材料制备生长的指导意义,探讨HPCVD环境下采用原位生长技术制备MgB2超导薄膜时热力学相图的指导作用及相关制备工艺。     

苯-氯仿体系的气液平衡实验研究

该文在单组分气液平衡测定仪的基础上设计了一个简便的多组分气液平衡测定装置。测定了283.2～313.2K下苯-氯仿体系的饱和蒸气压,并应用Barker的数值方法对实验数据进行了计算机处理,求得了298.2K下体系的组分活度系数与过量热力学函数。最后对实验结果及装置的可靠性进行了简要讨论。     

高原富锂水盐体系相平衡及热力学性质研究进展

 中国西部高海拔青藏高原腹地拥有众多盐湖,这些盐湖以富含锂而闻名世界。其卤水组成可用Li⁺,Na⁺,K⁺,Mg²⁺//Cl^-,SO₄^2-,CO₂^3-,borate-H₂O表示。开展多组分复杂盐湖卤水体系相平衡及热力学性质研究,不仅对该种类型盐湖卤水的成因和成矿规律及化学行为的揭示具有重要意义,而且对于盐湖卤水盐类资源综合利用具有指导意义。本文重点归纳总结了国内外高原富锂水盐体系的稳定相平衡、介稳相平衡及热力学性质的研究进展,指出了含锂水盐体系相平衡及热力学性质研究存在的问题及未来研究发展方向。     

前言

相平衡研究是在热力学基础上研究物质平衡性质(equilibrium properties or thermodynamicproperties)及其相互关系的一门重要学科.这里的平衡性质是广义的,泛指涉及状态函数的有关热力学变量。它们的相互关系则泛指在给定条件下一些变量之间的变化规律。若用图形表示,则为给定条件下,一些变量的变化规迹。例如用来表示体系相状态随温度、压力和成分的相图;用来表示相稳定趋势的优势区图;以及用来表示诸如自由焓、熔、元素或分子的化学位、活度、蒸气压等热力学变量变化关系的所谓热力学参数状态图或性质图等等。 材料设计的主要内容是根据材料性能或组织结构要求,定量地设计材料成分和相应的处理工艺。实际上它既包括材料成分和组织结构设计,也包括工艺设计。材料设计可分为经验设计和科学设计。特别是后者,属高、新技术。     

三元体系K2B4O7-KBr-H2O在298 K的相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系K2B4O7-KBr-H2O在298 K时的相平衡关系及平衡液相的主要物化性质(密度,电导率,pH值).研究发现:该三元体系为简单共饱和型,无复盐及固溶体形成,根据溶解度数据绘制了相图.该体系298 K相图有2条单变度曲线,一个共饱点,相图中单变量曲线所对应的平衡固相分别为:K2B4O7·4H2O, KBr.绘制了物化性质组成图,并简要讨论了物化性质的变化规律.     

Ni-Co-Cr基合金中预测δ相的计算法

选择幂级数模型描述了过剩自由能项,并从二、三元实测相图上用数据优化程序获得了所需热力学参数和交互作用系数,进而用多元相平衡计算法成功地预测了镍、钴,铬基合金中σ相的析出。     

五元体系Li+,K+//Cl-,B4O2-7,CO2-3-H2O在298 K时相平衡的实验研究

采用等温溶解平衡法研究了五元体系Li+,K+//Cl-,B4O2-7,CO2-3-H2O在298 K时相关系和平衡液相物化性质。对各组分的溶解度以及密度、折光率、粘度、电导率和pH值进行了测定,并绘制了相关相图,得到5个结晶相区和3个共饱点。该体系没有固溶体和复盐生成,为简单共饱和型体系。     

非挥发性溶质溶液两相问题的格子Boltzmann方法

溶液的气液两相体系广泛存在于工程问题中。由于其多组分和多相态以及组分之间相互作用的复杂性,用传统数值方法进行研究较为困难。该文提出了一种适用于非挥发性物质稀溶液的气液两相问题的格子Boltzmann方法。在Shan-Chen多组分格子Boltzmann模型的基础上,引入溶质与溶剂粒子间的作用力,建立了合理的作用力模型,完成了对溶液气液两相体系的数值模拟。模拟出了溶质的非挥发性以及表面非活性物质溶液的表面性质。表面吸附及表面张力的计算结果与相应理论公式符合很好。     

五元体系Li~+,K~+//Cl~-,B_4O_7~(2-),CO_3~(2-)-H_2O在298K时相平衡的实验研究

采用等温溶解平衡法研究了五元体系 L i+ ,K+ / / Cl- ,B4O2 -7,CO2 -3- H2 O在 2 98K时相关系和平衡液相物化性质。对各组分的溶解度以及密度、折光率、粘度、电导率和 p H值进行了测定 ,并绘制了相关相图 ,得到 5个结晶相区和 3个共饱点。该体系没有固溶体和复盐生成 ,为简单共饱和型体系。     

相图边界理论在物理化学教学中的应用

主要将相图边界理论应用到物理化学的教学中.利用相图边界理论,讨论了物理化学的相平衡一章中,相图的点、线、面和相区及其边界的物理意义.紧邻相区及其边界关系的理论可以应用到二元及三元体系相图中,这对进一步利用热力学平衡原理计算各种边界都是十分重要的.     

多组分复相共存体系的相平衡

在目前的《物理化学》教科书中，关于相平衡的表达存在明显差异．本文在分析多组分复相体系的基础上，对体系进行分类，提出“理想相平衡”和“非理想相平衡”的概念，研究了多组分复相共存体系的相平衡     

分层体系二元相图的热力学分析

出现分层曲线的二元相图,可以按临界点将曲线分为两部分,l_α和l_β;对应分层的两溶液相α,β的热力学性质有4个:II~E(α),S~E(α),II~E(β),S~E(β)。加上相图中两温度—组成曲线l_α和l_β共6个量,经过热力学分析可以给出这6个量间的关系:假设这6个量间的任意4个已知,可以将另外2个量计算出来。因此,在一些条件下,可以给出有价值的结论或公式。     

采用计算相图构建的Ge-Pd体系热力学模型

针对Ge-Pd体系实验测定的相图难以外推到多元体系的问题,提出采用计算相图(Calphad)技术构建Ge-Pd体系的热力学模型。Ge-Pd体系中不同类别的相采用不同的热力学模型描述,其中纯组元Ge对Pd几乎不存在固溶度,可直接采用欧洲热力学研究组发布的热力学模型;液相和端际固溶体(Pd)采用溶体模型描述;化学计量比化合物GePd、GePd_2和Ge_8Pd_(21)采用线性化合物模型描述;非化学计量比化合物Ge_9Pd_(25)、GePd_3、α-GePd_5和β-GePd_5采用亚点阵模型描述其成分区间。对于各相的热力学模型参数,利用已有的液相混合焓、液相混合熵、不变反应的温度和成分等实验数据进行优化,获得了Ge-Pd体系中一套自洽的热力学模型。采用该热力学模型的计算结果与大部分实验数据相吻合,可外推至多元体系,从而可为Ge基多元体系的热力学数据库构建、材料成分设计和制备工艺优化提供依据。     

常用二元熔盐氯化物相图及其热力学性质的最优化

本文介绍了一种优化处理二元相图及热力学性质的方法。通过系统分析全部所获得的LiCl—KCl,LiCl—SrCl_2,NaCl—SrCl_2,NaCl—CaCl_2,NaCl—BaCl_2,KCl—BaCl_2,CaCl_2—BaCl_2,BaCl_2—SrCl_2等八个二元系热力学性质和相图的数据并进行优化处理,取得了热力学性质和相图自相一致的结果。     

海底混输管道水合物生成对析蜡的影响

采用蜡热力学模型和水合物热力学模型,考察水合物的生成对析蜡的影响。结果表明:对于多相流体系,在较低环境温度下,水合物和蜡固相可能同时生成,一固相的生成会对另一固相的热力学以及动力学行为产生影响;从热力学方面考虑,水合物的生成将会带走体系中的轻组分,从而导致重组分的溶解度降低,且同时会使得重组分的摩尔分数增加,从而影响蜡的相平衡;水合物的生成对析蜡的影响主要取决于轻组分含量,轻组分含量越多,影响则越大。     

含氟气相体系低压生长金刚石的相图计算

根据非平衡热力学耦合模型计算得出了Ｃ－Ｈ－Ｆ体系金刚石生长相图,该相图与根据经典平衡热力学计算得出的平衡相图不同,存在金刚石生长区,可以很好好地解释在低压Ｃ－Ｈ－Ｆ体系中可以生长金刚石,并与实验结果符合良好,因而对该体系金刚石制备的实验条件选取有指导作用。     

海底混输管道水合物生成对析蜡的影响

采用蜡热力学模型和水合物热力学模型,考察水合物的生成对析蜡的影响。结果表明:对于多相流体系,在较低环境温度下,水合物和蜡固相可能同时生成,一固相的生成会对另一固相的热力学以及动力学行为产生影响;从热力学方面考虑,水合物的生成将会带走体系中的轻组分,从而导致重组分的溶解度降低,且同时会使得重组分的摩尔分数增加,从而影响蜡的相平衡;水合物的生成对析蜡的影响主要取决于轻组分含量,轻组分含量越多,影响则越大。     

基于 Ti-Nb-Zr 三元系合金的相图优化

利用Pandat软件优化和计算了Ti-Nb-Zr三元系相图。采用SGTE(scientific group thermodata Europe)数据库中的表达式描述纯组元的吉布斯能，选取置换溶体模型和双亚点阵模型来描述液相和固溶体相。利用Pandat软件的PanOptimizer模块并结合文献中相平衡和热力学性质的实验数据，重新评估了Ti-Nb和Ti-Zr二元系的热力学参数以改善Ti-Nb-Zr三元系的热力学描述。利用优化得到的热力学参数进行相平衡和热力学性质的计算，计算结果与文献实验结果吻合较好，该结果对Ti-Nb-Zr三元系生物医学材料的开发有重要的指导意义。     

相图中紧邻相区及其边界的关系(Ⅳ)——相图中各相成分随体系总成分变化的规律

在相图中,当体系的总成分作有规律的变化时,各相的成分以及各相的量应如何变化;或者当体系的一个相的成分变化时,其平衡共存相的成分应如何变化;在简单的情况下,是众所周知的。但在一个复杂体系中,这个问题并没有从热力学原理进行细致的分析。因此碰到复杂相图时,就没有确切的规律作指导,以致一些专著和杂志中出现某些错误,如Na~ -Mg~( )-Cl~--SO_4~=-H_2O四元系相图中的某些相区的边界和相区的次序是错误的,而长期得不到纠正。1981年,韩蔚田等通过实验纠正了这个错误,但