晶硅定向凝固过程中熔液流动对溶质分布的影响

定向凝固方法是目前生产太阳能用晶体硅的主要方法。晶硅电池片的质量是影响晶硅电池效率的重要因素之一,而晶硅电池片的质量与硅锭中的溶质含量及分布情况密切相关。该文对定向凝固熔炉中心区域(包括硅、坩埚及石墨支架)建立了二维瞬态分析模型,研究了定向凝固过程中热场分布、溶质分布、液硅流动情况,并分析了熔液流动对溶质分布的影响。结果表明:随时间推进固液界面从平直变成略凹;径向温度梯度产生自然对流浮力,驱动熔液流动形成一个大涡,并随时间流动强度越来越大;在长晶初始阶段,存在明显的溶质边界层,之后受流动影响,溶质分布区域扩大到整个熔液中,并且分布形式与流线形状相似;溶质向界面中心区域聚集。     

垂直连铸凝固过程的数值模拟研究

采用基于Eulerian-Eulerian方法和合金凝固理论的液相-柱状晶-等轴晶三相凝固模型，对立式连铸工艺中结晶器内的凝固过程进行了研究.对比焓-多孔介质凝固模型，除热溶质浮升力导致的熔体流动，该三相凝固模型还考虑了柱状晶组织的生长、等轴晶组织的形成和演变以及游离等轴晶粒的沉浮，揭示了等轴晶沉降漂移作用对宏观溶质传输及凝固组织分布的影响.模拟结果显示铸坯中心处由等轴晶粒沉积形成的富等轴晶区存在溶质负偏析，紧邻该负偏析区域存在带状偏析区域.随着钢液过热度增加，等轴晶分布减少，中心处宏观偏析加重.     

熔体流动对定向凝固铝合金的溶质分布及组织的影响

本文研究了熔体的流动对溶质分布及组织形貌所起的作用：结果表明：流动无论 对溶质的偏析和凝固组织的形貌都发生重大影响．     

电脉冲处理对Sn-15%Pb合金凝固组织中枝晶形态的影响

研究了电脉冲处理对Sn-15%Pb合金凝固组织的影响.通过对Sn-15%Pb合金熔体施加电脉冲处理,其凝固组织发生了由原始的树枝晶向球状组织的转化,同时晶粒发生明显细化.分析认为,由于电脉冲处理作用,合金熔体结构发生了改变,使熔体中Pb的活度提高,进而引起溶质平衡分配系数的变化,导致凝固前沿的溶质富集减轻,溶质分布情况发生改变,促使树枝晶向球状组织转化,并且使凝固组织发生细化.     

连铸板坯宏观偏析的研究

采用定量金相法了连铸板坯的溶质分布，应用水力学模型方法测定了板坯连铸结晶器内流场结构及流速，运用流体力学，溶质分配理论建立了凝固过程中溶质偏析模型，对铸坯宏观偏析进行了解析。R     

水平铸型溶质浓度分布的分析

分析归纳简化了水平铸型凝固过程溶质浓度分布物理条件和处理边界条件，运用扩散方程对这一凝固过程和“区域提纯”过程进行了讨论。     

高炭钢连铸坯凝固过程溶质宏观偏析的数值模型

采用Fe-C二元合金的紊流、凝固传热及溶质传输三维耦合模型,针对铸坯不同碳质量分数对凝固过程溶质分布的影响进行数值模拟,凝固过程以柱状晶生长方式进行,遵循局部热力学平衡研究发现,与低碳钢相比,高碳钢的凝固坯壳较薄,等温曲线较为光滑,糊状区范围较大碳质量分数较高的钢种,偏析较轻;而低碳钢,偏析较为严重.     

高碳钢连铸坯凝固过程溶质宏观偏析的数值模型

采用FeC二元合金的紊流、凝固传热及溶质传输三维耦合模型,针对铸坯不同碳质量分数对凝固过程溶质分布的影响进行数值模拟,凝固过程以柱状晶生长方式进行,遵循局部热力学平衡·研究发现,与低碳钢相比,高碳钢的凝固坯壳较薄,等温曲线较为光滑,糊状区范围较大·碳质量分数较高的钢种,偏析较轻;而低碳钢,偏析较为严重     

电磁铸造对金基合金微观组织和溶质分布的影响

为了更好地提高金基合金镀膜产品的性能,分别采用电磁铸造和传统模铸工艺制备了真空溅射靶材用Au-Cu系多元金基合金,研究了电磁场对该金基合金显微组织和各溶质元素分布的影响.结果表明:和传统模铸相比,采用电磁铸造技术制备的金基合金其凝固组织的枝晶化程度明显降低,各溶质元素的偏析程度也在很大程度上得到了抑制,并对在电磁场作用下金基合金凝固组织的细化机理和溶质元素的分布规律进行了探讨.     

水平正态凝固时自然对流对溶质分布的影响

本文提出一种改进的计算方法,以凝固界面前液体中动量平衡,热量平衡及溶质平衡为基础,计算出水平正态凝固时的溶质边界层厚度δ_(?),然后以此计算出有效分配系数k_(?),从而求得固体中的溶质分布.引用了实验数据加以验证,φ6×100pb-1%sb合金,水平正态凝固时的凝固速度为1.5×10~(-4)cm/s(?)c,温度梯度G_L~(?)为80°c/cm,实验所得的k_(?)为0.42;而按此计算方法所得之k_(?)为0.419,二者大体一致.     

二元合金非等温凝固枝晶生长的数值模拟

采用相场方法对二元合金的非等温凝固进行二维数值模拟.以Ni-Cu合金为例,研究了在不同热扩散系数和不同溶质梯度系数下枝晶的生长以及二元合金的溶质分布.研究结果表明,随着热扩散率的增大,包围等轴晶的热扩散层增厚,抑制了侧向分支的生长,从而使侧向分支生长不发达;其次,热扩散率的增大,使得溶质场扩散层也明显增厚,溶质截留现象不明显,但在溶质场界面前沿产生明显溶质偏析;当溶质梯度系数增大时,相场形貌厚度并不产生影响,但溶质场扩散厚度却显著增加,而溶质偏析程度得以降低.     

土壤溶质运移的研究进展

介绍土壤溶质运移理论的发展过程和国内外学者关于土壤溶质运移的研究成果,探讨其数学模型、数值计算方法以及参数估算方法,并简要讨论土壤溶质运移的发展趋势.     

堆浸过程溶质运移机理与模型

针对堆浸过程中, 溶质运移由于受各种物理、化学和外界环境等因素的影响, 使溶质的运动变得更加复杂, 并难以定量描述的问题, 将矿堆中溶液分为可流动和不可流动溶液两类, 将矿石浸出过程和浸出核收缩模型划分为3个界面, 并分析其在划分溶质运移过程中的作用. 对可流动将和不可流动溶液中溶质运移机理分别进行剖析, 并给出运移表达式. 根据质量守恒定律, 推导堆浸过程溶质运移的基本方程, 并结合溶液的分类方法, 建立堆浸可动和不可动区溶质运移模型. 分析结果表明： 溶质在不同类型溶液中的运移机理截然不同, 在不可流动溶液中, 溶质以分子扩散形式运移;在可流动溶液中, 以机械弥散和对流传质为主.     

位错和溶质原子交互作用的蒙特卡罗模拟

文章运用动态蒙特卡罗方法,模拟了二维条件下单个刃型位错和置换溶质原子间的相互作用.在假设位错始终静止的情况下,模拟得到位错中心形成密集的溶质气团,远离中心处形成弥散的溶质云层;动态结果反映,在低外加应力下位错受到溶质原子的有效钉扎,运动速度很小;高外加应力下位错运动几乎不受溶质原子的影响,速度较大;而在中间应力范围内,位错的运动状态具有歧义性,速度处于高低跳跃的状态.     

Combinatorial model of solute transport in porous media

Modeling of solute transport is a key issue in the area of soil physics and hydrogeology. The most common approach (the convection-dispersion equation) considers an average convection flow rate and Fickian-like dispersion. Here,we propose a solute transport model in porous media of continuously expanding scale, according to the combinatorics principle. The model supposed actual porous media as a combinative body of many basic segments. First, we studied the solute transport process in each basic segment body, and then deduced the distribution of pore velocity in each basic segment body by difference approximation, finally assembled the solute transport process of each basic segment body into one of the combinative body. The simulation result coincided with the solute transport process observed in test. The model provides useful insight into the solute transport process of the non-Fickian dispersion in continuously expanding scale.     

堆浸过程中溶质运移机制及影响因素

针对堆浸溶质运移过程的复杂性和多变性,以揭示溶质运移规律为目的,首先通过对其运移机制进行探讨,并基于矿堆理想渗流假设给出溶质运移均匀流模型,同时考虑矿堆内可流动溶液和不可流动溶液区的作用及其相互影响,建立溶质迁移流动-不流动模型.采用标记物穿透曲线法,进行溶质运移室内管柱实验,主要研究矿石粒径和喷淋强度对溶质运移规律的影响.研究结果表明;大粒径矿样的孔隙直径和孔隙率均比较大,可流动溶液在大孔隙的传导作用而快速流出,因此,溶质初期浓度升高相对较快;而小粒径矿石比表面积大,不可流动溶液比率大,溶质须通过分子扩散运移进入不可流动溶液区,因此,其浓度上升速度较缓;矿堆内不流动溶液是影响溶质运移规律的主要因素,因此,可通过控制矿石颗粒级配和喷淋强度以优化溶质运移过程.     

通过界面的调制电流对LiNbO3晶体分凝的影响

应用生长界面标记技术,标记不同调制电流密度通过固—液界面生长的区域,用离子探针测量各区域中溶质Y的相对浓度,得到在±7mAcm~(-2)的调制电流密度范围內,Y的相对浓度与调制电流密度成正比。并研究了二个不同周期的交变的调制电流或一个给定周期的调制电流和一个溫度波动同时引入生界面对溶质Y分凝影响,观察到二种不同周期的波动在生长界面耦合形成的复杂调制结构的生长层。     

二元流动相液相色谱体系中一个新的三参数溶质保留方程

目的 建立一个新的描述溶质在二元流动相液相色谱体系中保留的三参数方程并以实验进行验证。方法 通过研究液相色谱体系中溶质分子和溶剂或稀释剂分子的相互作用，得到一个溶质在液相色谱体系中保留的三参数方程，并用不同极性的溶质分子的甲醇-水、乙腈-水和四氢呋喃-水反相色谱体系和极低流动相浓度下的正相色谱体系对此方程进行了验证。结果 在全浓度流动相范围内，实验数据均能用此方程良好描述，且保留方程中的3个参数与所研究的色谱体系的特征紧密相关。结论 所提出三参数溶质保留方程可以用来良好描述二元流动相液相色谱体系中溶质保留的实验结果。     

磁性石榴石薄膜的液相外延生长机理

为了对磁性石榴石薄膜液相外延过程中熔质成分作定量的评估,本文根据扩散-反应方程,建立了熔质浓度分布模型,研究了液相外延生长中熔质R_2O_3(R代表稀土元素)和Fe_2O_3的浓度在PbO/B_2O_3作为助熔剂的熔体中的变化状况,以及薄膜线性生长速率与生长温度的关系.