深过冷金属熔体中单晶形成的临界条件

将形核率和晶体生长速度对过冷金属结晶晶粒数的影响用过冷度统一起来，建立了过冷金属结晶晶粒数随金属热力学过冷度变化的理论关系。结果表明：过冷金属的结晶晶粒数随金属热力学过冷度的增大而减小，过冷度增大到一临界值后，过冷金属的结晶晶粒数减小到１；所得到的在过冷金属熔体中形成单晶的理论判据与有关实验结果完全吻合。     

基于小润湿角下脉冲磁场的凝固形核模型

基于Ma形核模型,理论分析了异质形核基底小润湿角下脉冲磁场金属凝固的异质形核过程,建立了凝固形核模型.考察脉冲磁场磁感应强度对金属凝固临界形核半径及临界形核过冷度的影响.结果表明:该模型中体系Gibbs自由能与异质形核基底形状系数无关.在低过冷度金属凝固条件下,当脉冲磁场磁压力功与金属熔体固液自由能差在同一数量级时,脉冲磁场可有效减小凝固形核的临界半径;在大过冷度(大于20℃)金属凝固条件下,脉冲磁场对金属凝固临界形核半径的影响可忽略.金属凝固异质形核基底粒径较大时,临界形核过冷度随脉冲磁场磁感应强度增大而有效减小.     

深过冷液态金属中的均匀形核

首先讨论了液态金属和非晶金属在结构方面的相似之处，然后讨论了传统形核理论的一些缺陷以及与之相矛盾的一些实验结果，目的是进一步探讨均匀形核的机理。在此基础上，提出了无扩散形核理论及其形核壁垒的公式，并对均匀形核理论的矛盾进行了数学上的论证。无扩散形核理论有效地解释了晶体形核和非晶形核的过程。     

深过冷液态金属中的均匀形核

首先讨论了液态金属和非晶金属在结构方面的相似之处,然后讨论了传统形核理论的一些缺陷以及与之相矛盾的一些实验结果,目的是进一步探讨均匀形核的机理.在此基础上,提出了无扩散形核理论及其形核壁垒的公式,并对均匀形核理论的矛盾进行了数学上的论证.无扩散形核理论有效地解释了晶体形核和非晶形核的过程.     

铁液非均质形核的热力学研究

利用电解纯铁，通过高温钼丝炉制备了含有不同种类、不同含量异质核心的试祥．利用差热分析方法测定了试样在相同冷却速度条件下的过冷度．从理论上比较了铁液凝固热力学驱动力的不同计算方法及误差，计算了铁液在凝固过程中的热力学驱动力，形核功和临界晶核半径．     

高强度钢筋中钛化物诱导固溶体异质形核研究

在钢液的凝固过程中,钛化物析出可能作为γ-Fe、α-Fe固溶体的异质形核核心.采用二维点阵错配度理论,对TiN、TiC析出物与γ-Fe、α-Fe固溶体的异质形核有效性进行计算.结果表明:在(100)面,TiN、TiC与α-Fe固溶体的二维点阵错配度分别为6.33％和8.13％,TiN、TiC能成为α-Fe固溶体的异质形...     

钢液非均质形核触媒效用的点阵错配度理论

对钢液凝固温度下各种化合物基底与钢液凝固形核相(δ-Fe和γ-Fe)的二维错配度进行了计算,并对点阵错配度与钢液非均质形核触媒效用的关系进行了分析和讨论.结果表明:基底与形核相的错配度δ越小,越有利于非均质形核.凝固过冷度的对数与基底和形核相的二维错配度近似呈线性关系.基底与形核相的错配度δ<8%,非均质形核效用显著.     

硼的晶界非平衡偏聚临界时间和临界冷却速度的确定

本文提出了一种确定晶界非平衡偏聚的临界时间和临界冷却速度的新方法。通过径迹显微照相(PTA),确定出含硼的Fe-30wt％Ni奥氏体合金中硼的晶界非平衡偏聚在不同温度下的临界时间t_0和从不同温度冷却时的临界冷却速度Q_c。     

合金钢γ—α转变形核驱动力及核心成分的计算

采用Wagner的动力学模型，计算了含Mn,Si,Ni,Cr,No,CU,V,Nb,W,Co等几种合金元素（合金含量＜7％）的多元系低合金钢析出共折铁素体平衡及仲衡下的临界核心的成分和形核驱动力，设计了实用的计算程序.     

深过冷凝固用SiO2非催化形核涂层的制备与表征

在普通陶瓷基片和陶瓷坩埚内表面用溶胶-凝胶法制备了SiO 2 非催化形核涂层,用原子力显微镜和扫描电镜对涂层表面形貌进行了表征,用深过冷试验检验了涂层对金属熔体形核的非催化作用.研究结果表明,该涂层能够有效地阻挡晶态坩埚内壁的催化形核作用,使金属熔体获得深过冷;非催化形核涂层的主要作用是隔离金属熔体与晶态坩埚或铸型间的直接接触,其表面存在的微米尺度的孔洞和凸起对于金属熔体深过冷的获得没有明显的影响;多层浸涂时,上层对下层的裂纹有明显的覆盖作用,使涂层表面裂纹不能在深度方向贯穿,从而有效地消除裂纹对非催化涂层的危害.     

基于均匀形核的金属液滴凝固过程

研究了均匀形核的金属液滴凝固过程,应用渐近分析法求得金属液滴内晶核生长数学模型的渐近解,分析了表面张力、界面动力学参数、初始晶核尺寸和过冷度对晶核界面生长速度、晶核半径以及液滴凝固时间的影响。在一定的过冷条件下,表面张力和界面动力学参数显著减缓了晶核界面生长速度。在凝固开始的很短时间内晶核界面生长速度迅速上升,当速度上升到最大值后,随着晶核半径的增大,界面生长速度逐渐减慢,表面张力和界面动力学参数对晶核生长速度的作用也逐渐减小。过冷度越大,液滴凝固时间越短。经过在开始的瞬变凝固阶段之后,温度场从设定的初始分布迅速地调整为由过冷度、表面张力、界面动力学参数等所确定的特定温度分布。     

深过冷条件下三元共晶的快速生长

采用熔融玻璃净化方法进行了大体积Ag_42.4Cu_21.6Sb₃₆三元共晶合金的深过冷实验, 获得最大过冷度为114 K(0.16 T_E). 发现在深过冷非平衡条件下三元共晶由ε(Ag₃Sb), (Sb)和θ(Cu₂Sb)三相组成, 而不是平衡相图中预期的(Ag), (Sb)和θ(Cu₂Sb)相. 小过冷条件下, 合金的凝固组织是初生θ相、(ε+θ)和(ε+Sb)二相共晶以及规则(ε+θ+Sb)三元共晶并存的混合形态. 随着过冷度的增大, 初生相和二相共晶逐渐消失, 而且三元共晶发生从规则共晶向不规则共晶的生长形态转变. 当过冷度超过102 K时, 不规则(ε+θ+Sb)三元共晶成为惟一的组织生长形态. 3个共晶相之间发生的竞争形核与生长是出现复杂生长形态的主要原因. 实验与理论计算结果表明, 金属间化合物θ相是领先形核相.     

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.     

液态金属凝固与形核热力学中有关公式的校正

分析了教材中关于液态金属凝固热力学条件和形核热力学中的公式推导过程,发现教材中存在参数的量纲前后不一致而得出错误结果的现象;通过统一量纲,获得了均质形核的正确临界晶核半径计算式,并通过实例对其正确性进行了检验.结果表明,所获得的临界晶核半径计算式正确.     

卧式行星球磨机临界转速的确定

本文分析了卧式行星球磨机中磨球的受力状态,提出了临界转速的概念,通过简化的力学模型给出了临界转速的计算公式,并指出应根据物料性质选择合适的周转、自转速度,对卧式行星球磨机的设计和使用提出了有益的建议。     

过冷金属熔体中枝晶生长的各向异性效应

基于Karma-Rappel相场模型,模拟了纯金属在量纲为1过冷度为0.45时等轴枝晶生长过程中晶粒形貌和温度场的变化. 研究了不同各向异性条件下等轴晶晶粒形貌的演化过程. 模拟结果显示,各项异性系数的大小对晶粒的形貌有重要影响. 当各项异性为0.05时,枝晶在生长过程中出现了"颈缩"现象,枝晶中温度梯度最大的方向总是与最优生长方向保持一致.     

临界流速的确定及其在油田开发中的应用①

临界流速在油田开发中具有重要的意义,本文从储层速度敏感性评价实验出发,给出确定临界流速方法,并推导出室内临界流速转换为油藏条件下临界流速公式,同时将临界流速与油田开发结合起来确定合理开采速度、速敏损害半径及开发试验中驱替速度大小。     

相场法模拟过冷熔体枝晶生长的界面厚度参数的取值

研究了用相场法模拟纯物质过冷熔体枝晶生长过程中,界面厚度的取值对模拟结果可靠性的影响及影响界面厚度取值的因素;然后,在选取合理界面厚度取值的基础上,计算了不同过冷度下纯镍过冷熔体枝晶生长的速度并与实验进行了比较.研究表明:为了获得可靠的计算结果,界面厚度的取值应足够小;合理的界面厚度的取值由过冷度、各向异性、界面动力学、热扩散系数等参数综合决定;在选取合理界面厚度的基础上,模拟结果与实验吻合,证明界面厚度足够小时可获得可靠的模拟结果.为相场法模拟过冷熔体枝晶生长时的界面厚度参数的取值提供了依据.     

金属钨中氦团簇扩散与形核特性的分子动力学研究

本文应用分子动力学方法模拟研究了氦团簇在金属钨中的扩散特性,得到了不同大小团簇的扩散系数,结果表明氦团簇越大,扩散越慢.氦团簇越大越容易激发出自间隙钨原子,且大的氦团簇只需要很低的钨基体温度即可激发.在金属钨中加入125个氦原子（氦浓度低于0.1%）,研究了氦团簇的形核特性.通过比较氦团簇、自间隙团簇和空位团簇3种缺陷的尺寸分布发现,氦团簇的尺寸在800 K达到最大值,其它两种缺陷尺寸随温度的增加而逐渐增大.     

城门洞形断面隧洞临界水深度的近似算法

城门洞形断面是输水隧洞工程中一种经常采用的过水断面形式。其临界水深方程是含未知参数的超越方程 ,数学上无解析解。常见计算方法有图解法或迭代试算法。这些方法都繁琐复杂 ,而且图解法误差大 ,还依赖图表 ,不便应用。为满足生产实践之急需 ,通过对其临界流基本方程的数学变换 ,并应用优化拟合原理 ,给出其近似解析解 ,从而提出一种近似计算公式。结果表明 :在实用范围内 (临界水深度与拱顶半径之比在 1.1到 1.8之间 ) ,临界水深度的最大误差不超过 0 .5 %。该法比现行的查图查表法、迭代试算法更简捷、更精确