球形金属纳米颗粒熔化温度、熔化熵及熔化焓的尺寸效应

根据结合能的键能模型,研究了球形金属纳米颗粒熔化相关热力学量的尺寸效应.在该模型中引入3个因子:晶体致密度k因子(晶胞中原子总体积与晶胞体积的比值);β因子(晶体中表面原子与内部原子结合能的比值)和qs因子(晶面被表面原子占据的比值).在考虑上述因子后,通过模型预测具有自由表面球形金属纳米颗粒的熔化温度、熔解熵、熔解焓等热力学量的尺寸依赖性,并将所得结果与相关实验数据、分子动力学模拟结果、液滴模型以及前人提出的模型进行了比较.结果显示,对于Au和Al纳米粒子熔化温度的尺寸效应,该模型相比之前的模型更接近实验结果,与Ag和Cu纳米粒子熔化熵与熔化焓的分子动力学结果吻合较好.     

单晶Al熔化的分子动力学模拟

采用Adams嵌入原子势(EAM),利用分子动力学方法对单晶Al的熔化过程进行了模拟,分析了Al样品体熔化过程中结构、能量的变化及表面熔化过程中固-液界面的移动情况.模拟的结果表明:对于Al样品体熔化过程,体系的体积和内能在1 205K发生突变;通过计算1 000-1 200K下Al的表面熔化速度,得出热力学熔点为985K,与存在的实验结果基本吻合.     

工艺参数对选区激光熔化成型316L不锈钢组织结构的影响

选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)在制造高精度复杂零件方面具有很大的优势,这种零件加工方法具有节省材料、低成本和高速度的优点,在机械零件制造、生物医学和发电机制造领域具有广阔的发展前景。为研究不同工艺参数对选区激光熔化成型的316L不锈钢组织结构的影响,通过选择性熔化成型技术制备316L不锈钢材料,分析不同成型方向的晶体结构和工艺参数对材料组织结构的影响,研究不同激光功率和扫描速度下不锈钢结构的变化。结果表明:垂直扫描方向且平行于沉积方向的平面晶体为鱼鳞状,扫描平面晶体为柱状晶且连续外延生长;激光功率和扫描速度的变化将对试样的组织结构产生相应的影响,激光功率偏小会使试样表面产生明显的孔洞现象,激光功率偏大试样表面会在孔洞的基础上产生"球化";扫描速度过小试样表面产生"球化",扫描速度过大则会使试样致密度变小,产生裂纹和孔洞。因此,由激光熔化技术制作的316L不锈钢金属试样需要选择适当的激光功率和扫描速度才能有效减少球化和孔洞的产生。     

脉冲激光烧蚀氩晶体颗粒的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对氩晶体颗粒在皮秒脉冲激光照射下内部发生的传热过程以及相变现象进行模拟研究.通过记录氩原子速度和原子位置随时间的变化情况分析了颗粒内热量的传递过程,并计算了单位体积内氩原子数目的空间分布情况以及随时间的变化规律,从而分析了颗粒内部的相变过程.研究结果表明:当激光强度较低时,晶体内部仅仅发生传热过程而没有熔化发生,加入的激光能量随时间由外向内传递;当激光强度增加到足够晶体熔化的时候会发生相变,此时固液相态之间并没有明显的界面,而是存在一个纳米级别的过渡区域;当照射的激光强度增加时,过渡区域的移动速度和移动深度都将增加.     

一种计算高压下晶体熔点的方法

根据Lindemann定律和乘积(αBT)为常数的近似条件,提出了一种计算高压下晶体熔点的方法,并对LiF,NaCl和Al三种晶体在不同压强下的熔化温度进行了计算.结果表明,计算得到的熔化曲线与实验数据吻合较好.     

过饱和度的热力学和动力学意义

本文讨论了过饱和度б的热力学和动力学意义,得出如下结论:在结晶过程中,б可以作为晶体生成的热力学推动力(即可用б来代替结晶过程的△G)和б的值可以决定动力学上结晶过程的速率。     

三维晶体中刃位错引起的相变理论及其实验验证

基于Kostenlitz和Thouless的缺陷引起的相变理论,本文研究三了维晶体中刃位错引起的熔化理论。考虑到熔化总是发生在固体表面这一实验事实,文中导出了晶体表面相变温度T_(SC)作为晶体理论熔点。所引用的9种晶体的实验数据表明,T_(SC)与各晶体实验熔点T_m的相对误差均小于34％,处于本文理论的误差估计范围之内。     

SiC颗粒增强铝基复合材料磨削温度的研究

采用人工热电偶法,对SiC颗粒增强2024Al复合材料的磨削温度进行实验研究.测量了距离加工表面不同深度处的磨削温度,研究了加工参数对磨削温度的影响,并分析了加工温度对表面质量的影响.结果表明:磨削温度随着主轴转速、磨削深度、进给速度的增大而增大;加工中过高的磨削温度会造成加工表面上铝基体熔化和重铸,并引起已加工表面氧...     

脉冲电子束照射下材料表面熔化深度的数值解析

根据温度场热传导基本方程,建立用于脉冲电子束加工的有限元模型,提出一种脉冲电子束对材料表面熔化深度进行数值解析的方法.采用均匀体热源的热加载方式,对电子束熔化材料表面后的温度场进行数值解析,分析不同加速电压、电子束能量密度以及能量均匀性对材料熔化深度的影响,归纳了能量均匀度0.9～1.0、能量密度2～17 J/ cm2、加速电压25～50 kV情况下材料表面熔化深度曲线,得到了表面熔化层深的变化规律,为电子束对模具表面精密光整加工提供了理论依据.     

脉冲激光表面熔凝熔池演变数值模拟

为了研究脉冲激光作用过程中表面快速熔化与凝固的过程,建立了脉冲激光作用熔池金属熔凝的二维热流耦合模型．考虑重力、材料物性随温度的变化等的影响,利用焓-多孔度方法和用户自定义函数对表面熔化凝固的固液相界面演化进行了分析;采用熔化／凝固模型对熔池内的瞬态温度场、速度场和流场进行了数值模拟,并以实验验证模拟结果．计算结果表明：表面熔化与凝固的固液相界面的移动呈现不同状态;在熔凝过程中,熔池内除存在一对方向相反的主环流外,还存在多个环流;流体的速度随着温度的降低而减小且速度最大的区域位于熔池表面附近．     

高压下ε-Fe的磁性和热力学性质

在密度泛函（DFT）理论的框架内,我们利用平面波赝势及准谐德拜模型研究了六角结构铁的磁性,热力学性质和融化曲线.磁性对六角结构铁的影响较大,影响的压力范围从0 GPa到72.9 GPa.利用准谐德拜模型,很好的得到了热胀系数,体模量随压力和温度的关系.计算得到的晶格热容, 熵与德拜温度的数据与实验值符合较好.利用Lindemann熔化定律,得到了六角铁在地核压力范围内的熔化曲线.在地核压力（约330 GPa）下,铁的熔化温度为6160 K.     

高压下ε-Fe的磁性，热力学性质及熔化曲线

在密度泛函（DFT）理论的框架内, 我们利用平面波赝势及准谐德拜模型研究了六角结构铁的磁性,热力学性质和融化曲线. 磁性对六角结构铁的影响较大,影响的压力范围从0 GPa到72.9 GPa. 利用准谐德拜模型, 很好的得到了热胀系数, 体模量随压力和温度的关系. 计算得到的晶格热容, 熵与德拜温度的数据与实验值符合较好。利用Lindemann熔化定律,得到了六角铁在地核压力范围内的熔化曲线. 在地核压力（约330GPa）下,铁的熔化温度为6160 K.     

金刚石线锯切割对砷化镓切片表面质量的影响

采用金刚石线锯对直径65 mm的单晶砷化镓棒材进行切割实验,锯丝线速度分别为0.8,2.5 m.s-1,进给速度分别为0.6,1.5,2.5 mm.min-1.应用原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)测量切割后砷化镓切片的表面粗糙度,根据脆塑转变中的滑移理论分析了金刚石线锯切割砷化镓晶体的加工过程.结果表明:当进给速度为0.6 mm.min-1,线速度为2.5 m.s-1时,切割表面平整,无崩碎现象,表面粗糙度值达55.21 nm.提高线速度,表面粗糙度减小;提高进给速度,表面粗糙度增加.当进给速度较大时,提高线速度,表面粗糙度减小不明显,其主要原因是由于进给速度过高后系统振动、冲击增强所致,而锯丝磨损、磨粒脱落也是切割表面质量降低原因之一.     

钢铁企业固体废弃物的部分循环利用

研究找出了影响中间包覆盖剂熔化温度的主要因素;分析了不同炭质材料及不同碳含量对覆盖剂熔化时间的影响,最终选定了焦炭屑和石墨混合配碳调节熔化时间;测定了不同保温材料的保温曲线,比较了各保温性能的好坏,并根据该覆盖剂的特点选择了蛭石作为保温材料;分别测定了16种配方的熔化速度、熔化温度、保温性能,在此基础上,利用正交分析理论综合评分法优化了覆盖剂的化学成分.     

包覆状态下的大块Pb晶体的动力学过热

研究了非自由表面大块晶体Pb的过垫热，主要介绍通过有效的方法制得试样，然后，用DSC-7准确测量大块晶体Pb在不同加热速度条件下的过热度，从而得出大块晶体Pb能够产生动力学过热。     

TiO_2含量对低镁含锰渣的流动性和热力学性质的影响

为探究钛矿护炉和锰矿洗炉条件下TiO_2对炉渣流动性和热力学性质的影响机理,本文通过黏度实验和FactSage热力学软件计算,分析了不同TiO_2含量低镁含锰渣的黏度和熔化温度、热焓及活度等热力学性质变化。结果表明,随着TiO_2含量的增加,炉渣黏度、熔化性温度和完全熔化温度降低,炉渣的流动性和热稳定性改善。炉渣热焓和液相中的TiO_2活度随TiO_2含量的增加而增大,而热焓的增大将增加高炉的热量消耗和燃料比。在冷却结晶过程中,TiO_2含量的增加有利于增大钙长石、钙钛矿和橄榄石等物相的析出量,而黄长石和硅灰石的析出量则随TiO_2含量的增加而降低。     

晶体铜的表面能与表面张力

利用morse相互作用势,计算了原子作非简谐振动情况下晶体铜的热力学函数和表面能、表面张力;讨论了它的表面能、表面张力随温度变化的规律和非简谐振动对它们的影响.理论计算与经验公式的形式一致,与实验数值相近.     

超声作用下碳酸钙晶体的形态变化

为了解超声场对碳酸钙晶体形态的影响,揭示其作用机制,采用自行设计的超声设备(40 kHz,0.88W/cm2)来处理不同过饱和度的碳酸钙溶液,并比较有、无超声作用的碳酸钙晶体的形态和大小.研究结果表明:超声空化效应所产生的微观热量不仅能促进过饱和溶液中碳酸钙晶核的形成,迅速降低溶液的过饱和度,还能改变碳酸钙晶体的形态;经超声处理的碳酸钙过饱和溶液中形成了大量微小的碳酸钙晶体,其中绝大部分为文石,少量为细小方解石,它们长时间悬浮在溶液中;超声的机械效应对碳酸钙晶体形态的影响甚微.     

选区激光熔化马氏体时效钢(18Ni300)工艺参数研究

采用单因素条件变量分析方法,研究选区激光熔化(SLM)增材制造过程中激光功率和扫描速度对马氏体时效钢成形件表面质量、相对致密度和硬度的影响规律.结果表明,随着激光扫描速度增大,试件表面熔道球化效应增强,内部缺陷增多,试件相对致密度和硬度逐渐降低;随着激光功率增大,试件表面熔道重熔区域变大,但试件的相对致密度和硬度无明显变化.本研究可为马氏体时效钢选区激光熔化工艺参数的合理选择提供参考.     

纯水亚相二十二酸单分子膜循环曲线研究

利用近来提出的Vollardt方程和二维聚集的准化学平衡模型,研究了不同表面压下的二十二酸(简称BA)单分子膜循环等温(π-A)曲线,其理论计算结果与实验曲线相一致,随着循环曲线中选取表面压的增加,分子膜聚集过程中形成的聚集体单个分子面积(ω(n))减少,而聚集度(ε值)相应增加;另外考察了二十二酸单分子膜热力学性质和聚集作用,其热力学计算表明压缩和扩张曲线中聚集自由能(ΔG0)有较大改变;且从低表面压(9 mN/m)到高表面压(18 mN/m)聚集自由能(ΔG0)的改变量比高表面压(26 mN/m与35 mN/m)时要大.结果显示,压缩和扩张曲线在液相区出现明显的不重合,不重合区域的大小反映分子膜聚集程度的大小.