Ce_(80)Cu_(20)合金熔体中原子自扩散与互扩散

扩散系数是描述液态金属动力学性质的关键物理量,也是金属材料设计与成型的必要参数.本文利用滑动剪切技术和中子散射技术分别测量了Ce80Cu20合金熔体互扩散系数和Cu原子的自扩散系数,两种扩散系数随温度的变化在所研究的温度范围均符合经典的Arrhenius关系.互扩散系数激活能与Cu原子自扩散系数激活能非常接近,互扩散系数绝对值大约是Cu自扩散系数的1.5倍.根据吉布斯自由能数据,本文还计算了该合金熔体互扩散的热力学驱动力(即热力学因子).结合计算的热力学因子以及经典的描述自扩散和互扩散关系的Darken方程,本文讨论了Ce80Cu20合金熔体中自扩散系数和互扩散系数之间的关系.     

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.     

Al-Cu二元系在540℃时的扩散行为研究

【目的】研究Al-Cu二元系在540℃的扩散行为,为Al-Cu双金属复合结构实用化提供参考依据。【方法】利用电子探针显微分析仪(EPMA)对不同退火温度下二元扩散偶的形貌和成分进行分析研究。【结果】将Al-Cu二元扩散偶在540℃的真空退火炉中分别退火36 h、48 h和60 h后,在扩散区可以观察到4种金属间化合物(IMCs)θ(Al_2Cu)、η_2(Al_(0.939)Cu_(0.987))、ζ_2(Al_9Cu_(11.5))和γ_1(Al_4Cu_9)。中间化合物扩散层的厚度与时间的平方根呈现线性关系,符合抛物线生长规律。同时,为了进一步研究Al-Cu之间的扩散行为,对互扩散系数进行计算,并对该方法做详细的介绍。【结论】随着温度的升高,金属间化合物的生长常数和互扩散系数也随之增加,其中Al_4Cu_9的生长常数和扩散系数在4个IMCs最大。金属间化合物的生长主要受到体扩散的控制。     

Be/Cu/HR-1不锈钢扩散连接界面特性

以Cu为中间层材料,采用Greeble1500热模拟试验机对Be/HR-1不锈钢进行扩散连接试验,利用PME Olympus Tokyo光学显微镜、扫描电镜(SEM)、显微硬度计(HV-1000)、X射线衍射仪研究分析了其界面特性.研究表明,Cu层过渡材料能有效阻碍Be和Fe之间的互扩散以及阻挡不锈钢中合金元素Ni、Cr等向铍基体的扩散,从而阻碍了它们之间金属间化合物在扩散区内的形成,但它也带来了新的金属间化合物如Be2Cu;金属间化合物优先沿晶界生成,呈三维网状分布;元素的扩散主要沿晶界进行,且扩散不是各个部位均等的向前推进,也没有单一的金属间化合物薄层形成;试样的断裂位置在Be/Cu界面处.     

悬汞电极的研究 Ⅵ.再论金属在汞中的扩散

本文再一次研究了金属在汞中扩散系数的测定方法。比较了和两种作图法,研究了汞齐电极半径对D值测定的影响,再一次证实扩散系数与汞齐浓度无关。研究了复合汞齐中金属的扩散。当复合汞齐中金属无相互作用时,扩散过程不受其它共存组份影响。当复合汞齐中的金属有相互作用并且生成少量难溶互化物时,仅仅降低了组份在汞齐液相中的浓度,对扩散过程影响不大;生成较多难溶互化物时,扩散电流曲线的线性关系被破坏。发现了溶于汞中的铂对锌和铊的D值测定的影响。进一步讨论了扩散系数与原子半径的关系。指出金属在汞中的扩散完全符合Einstein—Sutherland公式,式中扩散质点的半径应为金属传质的有效半径。     

铜／钢液固相复合界面冶金行为的研究

以液固相复合法生产的铜包钢线为研究对象,利用光学显微镜和扫描电镜的能谱等手段分析了铜／钢界面区的组织形态和成分组成。结果表明：在界面区发生了互扩散,形成了Fe、Cu固溶体,无脆性的金属间化合物产生,这使得该复合材料具有较好的微观结合力。     

多元扩散理论及其在相变动力学等各种受扩散控制过程中的应用

本题是把多元扩散理论应用到相变等各种受扩散控制的动力学过程中去,选用一些合金(合金钢)作为对象,主要内容包括如下方面: 1)对多元扩散的唯象理论,实际扩散系数及其测量方法等进行总结评述,发表了“多元扩散唯象理论及其应用”文章。 2)测量Fe-Mn-Si三元系在1000℃α(δ)相的扩散系数, 包括主扩散系数D_(MnMn)、D_(SiSi)和交互扩散系数D(MnSi),D_(SiMn)。给出在测量的成分范围内扩散系数随成分变化的规律。     

反向凝固过程铜/钢复合界面的研究

界面是复合材料特有的而且是及其重要的组成部分·采用光学显微镜、扫描电镜等手段,分析了反向凝固复合铜/钢界面形态,组织结构和过渡区成分变化,探索反向凝固复合的初结合机制·研究表明,铜/钢反向凝固复合经历液态铜在固态钢表面初始润湿;液态铜的凝固、结晶;Fe,Cu原子互扩散等物理冶金变化过程,从而实现复合界面良好的冶金结合     

用Wagner方程研究Ti衬底与Al膜间的反应和互扩散

本文根据Ｔｉ与Ａｌ膜间的反应和互扩散动力学提供的浓度分布曲线，用Ｗａｇｎｅｒ方程计算Ｔｉ衬底与Ａｌ膜间在Ｔｉ相变点上、下Ａｌ的互扩散系数Ｄ和激活能Ｑ，找出了互扩散系数与温度与成分的变化规律，计算结果表明，扩散激活能的大小次序是：ＱＴｉ３Ａｌ＞ＱＴｉＡｌ＞Ｑａ－Ｔｉ（Ａｌ）＞Ｑｂ－Ｔｉ（Ａｌ）。     

Al膜和衬底Ti间的反应和互扩散

本文研究了厚度为1.25μm Al 膜与 Ti 衬底间在580～800℃反应时,金属间化合物TiAl 及 Ti_3Al 的生长规律,并用 Boltzmonn—Matano—Heuman 和 Wagner 方程计算了Al 在化合物中的互扩散系数及扩散激活能,找出了扩散系数随温度和时间的变化规律.Al 在TiAl 及 Ti_3Al 中的扩散激活能 Q_r 及 Q_a,分别为0.73+0.1eV 和 0.59+0.1eV.     

Mechanism of Ag and Al on improving the glass forming ability of CuZr-based alloys

By a mean field theoretical computation,the equilibrium distributions of additional Ag and Al in the crystalline phase of CuZr-based alloys were determined to occupy the two sublattices of the B2 structure randomly.With the molecular dynamics technique,the effects of Ag and Al on the enthalpy difference(ΔH) between the supercooled melt and the crystalline phase were evaluated.The improved glass forming ability of Cu45Zr45Al10 and Cu45Zr45Ag10 can be attributed to their remarkably smaller ΔH than that of CuZr.The calculated diffusion coefficients are more sensitive to the atomic weight of the component atoms than to their interaction strength.As the component atom with the largest mass,the additional Ag increases the viscosity of the supercooled melt significantly and the experimentally stronger glass formation ability of Cu45Zr45Ag10 than Cu45Zr45Al10 can be well understood.     

实时激光全息干涉法测量液相扩散系数

为研究液相扩散的作用，介绍了一种测量液相扩散系数的激光实时全息干涉系统，利用该系统实时记录液液两相传质的浓度场分布全息图，得到清晰表征浓度场分布的实时全息干涉条纹图；利用全息干涉原理及相应的数学关系处理干涉条纹，得到液相扩散系数，作者首先用已有文献值的KCl水溶液在298．15K下的扩散系数，验证了实验系统的可靠性，在此基础上，进一步测量了坑坏血酸水溶液在298．15K下的液相扩散系数，也进行了测量方法的误差分析,该方法为建立新的液液传质理论提供一定的实验依据，且有利于从微观角度认识液液界面和传质特性。     

Ternary Diffusion Coefficients of 1-Hexanol-Hexane-Toluene and 1-Propanol-Water-Ethylene Glycol by Taylor Dispersion Method

The Taylor dispersion method was used to measure diffusion coefficients of three-component liquid systems. An improved constrained nonlinear least-square method was used to evaluate the ternary diffusion coefficients directly by fitting the mathematical solutions of the dispersion equation to eluted solute peaks detected using a differential refractometer. Diffusion coefficients of the three-component system of acetone-benzene-CCl4, determined at 25℃, were used to test the procedure. The measured diffusion coefficients were compared with values obtained by optical interferometry and the diaphragm cell method. Ternary diffusion coefficients are also determinated for solutions of 1-hexanol-hexane-toluene and 1-propanol- water-ethylene glycol at 25℃, with an accuracy of approximately 0.05 m^2·s^- 1.     

污染物离子在粘土介质中扩散系数的测定

介绍了利用一种自制的特殊容器 ,测定污染物离子在粘土介质中运移的扩散系数的方法 .通过Fick扩散第二定律推导的扩散系数计算公式 ,求出了阴离子 (Cl-)和阳离子 (K ,Ca2 ,Zn2 ,Cu2 )的扩散系数 .试验结果发现 :阴离子在土壤中的扩散速度比阳离子大 ;二价阳离子的直径和电导率与扩散系数之间有明显的关系 .试验结果还表明 ,在土中加入少量的水泥 ,可大大减小污染物离子的扩散速度     

氨基酸在水溶液中扩散系数的测量

氨基酸的分离及加工过程经常会涉及到扩散问题,但相关的实验数据还远远不能满足需要,因此实验测定氨基酸的扩散系数具有十分重要的意义．利用实时激光全息干涉法对氨基酸在水溶液中的扩散进行了研究,在对实验装置可靠性验证的基础上,测定了L-异亮氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸和L-精氨酸在298．15 K水溶液中的液相扩散系数,并分析了分子结构和溶液浓度对氨基酸扩散系数的影响．研究结果为优化氨基酸的分离及加工处理过程提供了一些实验依据．     

Gladstone—Dale常数的测量研究

提出了一种液体蒸汽Ｇｌａｄｓｔｏｎｅ－Ｄａｌｅ常数的测量方法，即应用激光全息干涉技术，通过实验结果与理论推导相结合的方法，确定被测液体蒸汽在某一波长下的Ｇｌａｄｓｔｏｎｅ－Ｄａｌｅ常数．本文为火箭发动机、燃气轮机、柴油机、锅炉以及其他动力机械中液体燃料蒸发时形成的温度场和浓度场的测量研究提供了一个基础．     

基于计算机仿真的双能液体安全检查系统校正方法

双能液体安全检查系统采用CT成像方法,能够获得被扫描物体的原子序数和电子密度信息,具备物质识别能力,能准确排查出行李中所含液体的违禁品和危险品,相比于只提供衰减系数信息的传统成像方法有着突出的优势。然而,金属容器存在的情况下,重建出的原子序数图像中存在较大的误差,给物质识别造成了困难。该文提出了一种针对金属容器问题的校正方法:首先,进行初始重建,从重建图像中估计出容器的形状和位置参数;然后根据参数设置投影模型,采用计算机仿真技术,获得容器的光电系数积分和Compton系数积分的估计值;最后,分离出液体对应的光电系数积分和Compton系数积分,消除了金属容器的影响,重建出液体的原子序数和电子密度。实验证明,这一校正方法能有效地降低重建误差。以铁容器装水情况为例,进行了多组实验,经校正后,原子序数相对误差由高于14%降低为低于2%的水平。     

铝/铜爆炸复合板结合界面的微观观察

采用扫描电镜、能谱分析仪和显微硬度等手段对铝 (L2 ) 铜 (T2 )爆炸焊接复合板结合界面的组织、结构、性能进行了研究。结果表明 ,在本试验条件下Al Cu复合板的结合界面呈波状结构 ;结合区发生了剧烈的塑性变形 ,产生形变流线和加工硬化 ;结合界面两侧存在原子扩散及漩涡 ,漩涡内汇集有金属熔体、气孔、疏松和金属碎块等 ;在结合界面上发现很薄的白亮层。据此 ,探讨了结合界面组织形貌与爆炸焊接工艺及质量的关系 ,从而为爆炸复合板的实际生产提供技术支持     

Enhanced nanocrystalline stability of BCC iron via copper segregation

Nanocrystalline alloys are known for their high density of grain boundaries (GBs), which results in low thermal stability and a tendency for coarsening. In this work, we investigated Fe–Cu alloys to explore the effects of Cu concentration on the thermal stability of nanocrystalline samples. Using hybrid molecular dynamics (MD) and Monte Carlo (MC) simulations, annealing treatments of nanocrystalline samples with varied Cu concentrations were conducted. The simulation results revealed that Cu atoms tended to accumulate at GBs. Subsequently, the model with Cu segregation was subjected to mechanical creep loading at various temperatures. Through the analysis of atomic structure evolution during creep deformation, it was found that Cu segregation efficiently stabilizes GBs and restricts their movement. The present findings highlight that the thermal stability of nanocrystalline Fe–Cu alloys can be effectively improved by introducing suitable Cu segregation at GBs.     

Understanding atomic-scale phase separation of liquid Fe-Cu alloy

Using liquid Fe 60 Cu 40 alloy as a model, the structure of liquid Fe-Cu alloy systems is investigated in the temperature range 1200 2200 K, covering a large metastable undercooled regime, to understand the phase separation of liquid Fe-Cu alloys on the atomic scale. The total pair distribution functions (PDFs) indicate that liquid Fe 60 Cu 40 alloy is ordered in the short range and disordered in the long range. If the atom types are ignored, the total atom number densities and PDFs demonstrate that the atoms are distributed homogenously in the liquid alloy. However, the segregation of Fe and Cu atoms is very obvious with decreasing temperature. The partial PDFs and coordination numbers show that the Cu and Fe atoms are not apt to get together on the atomic scale at low temperatures; this will lead to large fluctuations and phase separation in liquid Fe-Cu alloy.