液态金属Cu凝固过程中晶体形核与生长及纳米团簇结构的演变特性

采用分子动力学方法和Quantum Sutton-Chen（Q-SC）多体势,对含有5万个液态金属铜（Cu）原子系统在凝固过程中的晶体成核与生长规律及纳米团簇微观结构转变特性进行了模拟跟踪研究.运用Honeycutt-Andersen（HA）键型指数法和新的原子团类型指数法（CTIM-2）分析了金属Cu原子的成键类型和原子团簇微观结构演变特性.结果发现：在以1.0×1013K/s速度冷却时,体系最终形成晶态与非晶态结构共存的混合结构,非晶转化温度约为673K,结晶起始温度为373K.在以4.0×1012K/s速度冷却时,结晶起始温度为673K,系统形成以1421和1422二种键型或由其构成的面心立方（fcc）（12000120）和六角密集（hcp）（1200066）基本原子团为主体的晶态结构,尤其是由1421键型构成的面心立方基本原子团在晶核生长和纳米团簇结构形成过程中占主导地位.形核和生长过程对凝固微观结构演变特性有重要的影响.     

钙硅氧化物的质量比对10%Al2 O3高炉渣--尾矿--粉煤灰微晶玻璃性能的影响

利用高炉渣、尾矿和粉煤灰各自成分特点,在未添加任何晶核剂和其他化学试剂条件下,使用烧结法制得了不同CaO/SiO2质量比的10%Al2 O3(质量分数)矿渣微晶玻璃.通过差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜等分析手段,分析了CaO/SiO2质量比和析晶温度对高炉渣-尾矿-粉煤灰微晶玻璃样品的晶相变化规律、析晶行为和主要力学性能的影响.随着CaO/SiO2质量比增大,析晶活化能不断减小,Si-O四面体连接强度下降,质点移动加强,各组开始析晶温度和晶化温度逐渐减小.当玻璃样品中钙硅氧化物的质量比为0.4时,分别在886℃和982℃形核、析晶保温1 h 后,可以得到抗折强度103.59 MPa、显微硬度5.3 GPa、耐酸性0.25%(质量损失率)、耐碱性小于0.1%,主晶相为透辉石的最佳力学性能的微晶玻璃样品.     

均相核化率数学模型的改进研究

针对均相核化率求解中存在对表面自由能数值估计过高和对核化临界功估算过大使核化率数值过低等问题,本文通过理论推导对表面自由能数值进行了定量修正,并提出了核化立方体微团的方法。在提出的核化立方体微团方法中,本文认为能量达到临界功的单个分子并不会立即引发核化,而是只有当形成一个立方体微团的所有分子总能量达到临界功时相变才会发生。本文根据改进的表面自由能模型和核化立方体微团的假设对均相核化率数学模型进行了改进,并利用改进的核化率数学模型对水在42℃至300℃下的核化率进行了求解。研究结果表明,与传统的均相核化率数学模型相比,改进的核化率数学模型能较好的用于求解均质相变条件下的核化率。     

聚合物熔体在强静电场下成核与长大的理论分析

根据经典热力学和动力学两方面理论,推导出了聚合物熔体在强静电场作用下成核率和晶核长大率的表达式,从理论上解释了聚合物熔体在强静电场作用下的结晶行为。     

碳纳米管改性聚苯硫醚复合材料的等温结晶动力学研究

应用差示扫描量热法(DSC)和Avrami模型分析聚苯硫醚(PPS)/碳纳米管(CNT)复合材料的等温结晶行为,分别考察了PPS和复合材料的结晶动力学参数以及结晶活化能,揭示了PPS的等温结晶特性和少量CNT对PPS结晶行为的作用。结果表明：随着结晶温度的升高,复合材料的结晶速率逐渐下降,说明复合材料的结晶是以依热成核控制为主;少量CNT的加入降低了PPS的结晶活化能,明显提高了PPS的结晶速率,同时使成核方式发生转变;纯PPS的Avrami指数n约为4,结晶方式为均相成核,而复合材料的Avrami指数n约为3,转变为异相成核;成核方式的转变大大的提高了PPS的结晶速率。     

二季戊四醇和季戊四醇分离结晶动力学研究

从结晶粒径与晶核数密度关系，晶体生长速率与成核速率关系着手，研究了二季戊四醇和季戊四醇的结晶动力学特性。通过对两种不同物质结晶特征的分析，成功地从季戊四醇废渣中结晶分离二季戊四醇，一次结晶纯度达到90％以上。     

Isothermal Crystallization Behavior of Biodegradable Poly （butylene succinate-co-terephthalate） （PBST） Copolyesters at High Undercoolings

Poly （butylene succinatc-co-terephthalate） （PBST） copolycsters were prepared by polycondensation. The crystallization behavior of the as-prepared copolyesters was investigated by depolarized light intensity （DLI） at high undercoolings. According to Avrami equation, the exponent n, independent of the crystallization temperature, is at a range of 2. 5 to 3. 4, which probably corresponds to the heterogeneous mucleation and a 3-dimensional spherulitic growth. The maximum crystallization rate, very useful to polymer processing, was found at about 90℃ based on the half-crystallization time t1/2 analysis.     

由熔融高炉渣制备微晶玻璃

采用熔融法,由熔融高炉渣制备性能稳定的基础玻璃.通过对基础玻璃的差热分析确定微晶玻璃的热处理工艺制度.结合X射线衍射分析、扫描式电子显微镜观察等现代研究方法,确定了微晶玻璃热处理制度的最佳工艺参数,并研究了微晶玻璃的晶体生长方式.微晶玻璃的热处理最佳工艺参数为：核化温度850℃,保温1.5 h;晶化温度935℃,保温1 h.玻璃首先从表面开始析晶,然后逐步向内部生长.实验所得微晶玻璃的力学性能,如抗折强度、耐酸碱性和硬度,均优于天然大理石.     

成核剂对PTT结晶行为的影响

采用差示扫描量热(DSC)、解偏振光强度(DLI)和偏光显微镜(POM)等方法研究了含不同成核剂聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的结晶行为。结果显示,成核剂的加入对PTT的熔融结晶温度、等温结晶速率和结晶形貌等均有影响。成核剂可在一定程度上促进PTT的结晶,其中滑石粉的效果最明显,苯甲酸钠的效果最差。     

葡萄糖醛酸内酯结晶过程研究

采用静态平衡法测定葡萄糖醛酸内酯在水中4～50℃下的溶解度;采用激光光强分析法,测定在不同降温速率下葡萄糖醛酸内酯在水溶液中的介稳区,降温速率为15,℃/h时,过冷度约为10,℃;降温速率为5,℃/h时,过冷度约为5,℃.在不同温度下,葡萄糖醛酸内酯溶解度及其温度敏感性存在差异,葡萄糖醛酸内酯的介稳区宽度随着降温速率的改变而不同,降温越快,介稳区越宽.采用MSMPR稳态法建立了葡萄糖醛酸内酯在水中的结晶动力学模型:成核速率B0=2.53exp(?2.8 1×10 4/RT)S 0.9 9M T1.45,R=0.92;生长速率G=2.80×10?7 exp(?2.96/RT)S1.42,R=0.93.     

利用涨落理论确定液体均匀核化速率

基于统计热力学涨落理论 ,按照能量涨落的概率分布规律提出了全新的计算过热液体均匀核化速率的理论 ,即系综中发生气化的系统数目取决于系综中能量涨落值达到形成稳定泡核的功量的概率 .针对吉布斯正则和巨正则系综推导了相应的计算公式 .新方法考虑了升温或降压速率对核化速率的影响 ,体现了均匀核化过程的动态特性 ,同时也表明均匀核化速率不是一种物性参数 .用所得公式对一些物质的均匀核化速率进行了计算 ,计算结果表明 ,涨落方法中核化速率随过热程度的变化较动力学方法计算结果平缓 ,在过热程度低时前者高于后者 ,在过热程度高时则相反 .同实验数据的对比证实了本文所提出的理论和公式的合理性     

TiO_2和Cr_2O_3作晶核剂对尾矿微晶玻璃析晶的影响

通过差热分析、X射线衍射分析、偏光显微镜和扫描电镜观察等测试方法,研究了TiO2和Cr2O3作晶核剂对尾矿微晶玻璃晶化行为的影响·研究表明:晶核剂和热处理是形成微晶玻璃的条件·复合晶核剂能有效地促进CaOMgOAl2O3SiO2系统玻璃在较低温度下即开始晶化,且形成以透辉石为主晶相的微晶玻璃·Cr2O3和TiO2含量增加,析晶强度增大,晶体含量增加·但Cr2O3和TiO2不宜增加过多·     

Nucleation and crystallization of tailing-based glass-ceramics by microwave heating

The effect of microwave radiation on the nucleation and crystallization of tailing-based glass-ceramics was investigated using a 2.45 GHz multimode microwave cavity. Tailing-based glass samples were prepared from Shandong gold tailings and Guyang iron tailings utilizing a conventional glass melting technique. For comparison, the tailing-based glass samples were crystallized using two different heat-treatment meth-ods:conventional heating and hybrid microwave heating. The nucleation and crystallization temperatures were determined by performing a dif-ferential thermal analysis of the quenched tailing-based glass. The prepared glass-ceramic samples were further characterized by Fourier trans-form infrared spectroscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, thermal expansion coefficient measurements, and scanning electron micros-copy. The results demonstrated that hybrid microwave heating could be successfully used to crystallize the tailing-based glass, reduce the proc-essing time, and decrease the crystallization temperature. Furthermore, the results indicated that the nucleation and crystallization mechanism of the hybrid microwave heating process slightly differs from that of the conventional heating process.     

磁场对CaCO3结晶过程的影响

研究了磁化对ＣａＣＯ３结晶过程的影响。发现磁处理掏了晶体的成核过程但加速了晶体的生长，生成晶粒数量少，体积大。磁场对ＣａＣＯ３结晶过程的影响主要是通过成垢阴离子起作用。磁记忆效应至少可持续７２ｈ。     

NaOH-Ca(OH)2分解独居石精矿的研究

为降低独居石分解工艺的加碱量,并提高独居石分解率,本研究在NaOH-Ca(OH)₂体系中对独居石精矿进行焙烧分解,采用XRD对焙烧产物进行物相分析,并结合焙烧矿中稀土元素在盐酸中的浸出率判断独居石分解效果.实验分别研究了NaOH添加量、Ca(OH)₂添加量、焙烧温度以及焙烧时间对独居石精矿分解的影响.结果表明,在NaOH-Ca(OH)₂体系中,独居石精矿分解的最佳工艺条件:NaOH添加量为25%,Ca(OH)₂添加量为20%,焙烧温度为800℃,焙烧时间为1.5h.该焙烧条件下独居石全部分解为稀土氧化物,浓盐酸对稀土浸出率可达到98%左右.与现有工业生产工艺相比,本研究工艺中碱添加量降低55%左右,独居石分解率提高2%左右.     

水温对日本沼虾耗氧率及鳃组织CAT、SOD活力的影响

在pH 7.11±0.07,基准水温24.0±0.2℃条件下,采用静水停食法开展了水温对日本沼虾(体长4.29±0.32 cm,体质量1.80±0.12 g)存活、耗氧率及鳃组织CAT、SOD酶活力的影响实验。结果表明(:1)48 h内水温12.5℃和32.5℃实验组日本沼虾的死亡率均超过50%,而15～30℃范围内的存活率则为100%(;2)水温22.5～27.5℃范围内,日本沼虾昼均、夜均及各观测时段耗氧率均随水温升高而增大(P<0.05),但耗氧高峰时段和耗氧昼夜节律均未发生改变;(3)48 h内,水温22.5℃和25℃实验组日本沼虾鳃组织SOD活力时序变化步调一致且无差异(P<0.05),各时段观测值均低于27.5℃实验组(P<0.05),低谷期较27.5℃实验组后延12 h;(4)水温22.5～27.5℃日本沼虾鳃组织CAT活力在48 h内均较为稳定,且均随水温升高而显著增大(P<0.05)。     

硝酸酸沉四钼酸铵过饱和溶液的成核研究

测量了不同温度和不同过饱和比下硝酸酸沉四钼酸铵过饱和溶液的成核诱导时间,讨论了温度及过饱和比对成核诱导时间和成核速率的影响.结果表明,四钼酸铵过饱和溶液的成核速率随着温度的升高和过饱和比的增大而增大.在实验温度范围内均匀成核和非均匀成核之间的临界过饱和比为3.0~6.0.根据均匀成核理论,计算了不同温度下的固液界面张力、临界半径和临界成核自由能.讨论了四钼酸铵结晶的条件,认为在成核阶段应采用较高的温度和过饱和比,而在晶核长大阶段应控制较小的过饱和比,以利于获得均匀、完整的晶体.     

Determination of the critical nucleation frequency in undercooled metal melt

By studying the effect of thermodynamic and kinetic factors on the nucleation frequency of under cooled metals, the expressions for heterogeneous and homogenous critical nucleation frequencies have been established. The results show that the homogenous critical nucleation frequency per unit volume is directly proportional to the ratio of the cooling rate to the volume of liquid metal. As the value of the equilibrium contact angle function f(θ) of the most effective catalyst is constant, the heterogeneous critical nucleation frequency per unit area of the catalyst surface is di rectly proportional to the ratio of the cooling rate to the sum of the surface area of the most effective catalyst surface ( Rc/ VSv). When Rc/VSv is constant, the heterogeneous critical nucleation frequency per unit area of the catalyst surface is inversely proportional to f(θ)0.53; the critical nucleation frequency per unit continuous mass of the metal melt for both the homogenous and heterogeneous nucleation can be expressed in terms of a general formula. The critical nucleation fre quency is slightly influenced by the nature of the metal. The obtained theoretical result agrees well with the homogenous critical nucleation frequency estimated by Turnbull.     

蒲公英状氧化镓纳米线的制备与表征

在1 200℃对Ga2O3粉末和Au覆盖的Si(111)基片加热不同时间,利用热蒸发法制备Ga2O3纳米线。实验中我们发现了一个新的成核过程,用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)技术对样品进行了结构、形貌的表征。SEM显示,在整个样品表面形成大量直径约200~300 nm的蒲公英状纳米线。能量色散谱(EDS)显示,样品为纯净的Ga2O3。由分析可知,生长时间对样品的形态和微观结构有一定的影响。最后,简要讨论了这种奇特结构的生长机制。     

硼酸重结晶过程影响因素研究

研究H3BO3-H2O简单体系中,在无外加影响因素的条件下,硼酸质量分数、结晶温度、结晶时间及搅拌速度对硼酸重结晶的影响规律.在相同的结晶温度和结晶时间的条件下,硼酸的质量分数控制在28.5%~31.0%,结晶率可达88%以上.结晶温度选择5~10℃之间,不同的降温方式对硼酸的结晶率影响不大.采用在高温时快速冷却,待降至一定温度后,再慢速冷却降温,可以保证硼酸结晶体多数为具有一定粒度的颗粒.在实验室现有条件下,硼酸的结晶时间在15 h附近为宜.选择硼酸质量分数为28.5%,最终结晶温度为10℃,恒温时间为15 h的实验条件下,慢速搅拌有助于硼酸晶体的生成.