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.     

过冷金属熔体的临界形核率确定

将热力学因素和动力学因素对金属临界形核率的影响统一起来,建立了匀质形核和异质形核的临界形核率方程．结果表明：匀质形核的单位体积临界形核率I^*_v与金属液的冷却速度和体积的比值(R_c／V)成正比;异质形核的单位面积临界形核率I^*_s,在异质核心的润湿角因子f(θ)一定时,与金属液冷却速度和异质核心总表面积的比值(R_c／VS,)成正比;在R_c／VS_v,一定时,I^*_s与f(θ)^0.53成反比;单个连续金属熔体中的临界匀质和异质形核率可用一个通式来表示,其值随冷却速度的增大而增大、随润湿角因子F(θ)的增大而减小;金属的本身性质差异对临界形核率的影响很小．得到的理论结果与Turnbull对匀质形核临界形核率的推测结果相吻合．     

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。     

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.     

钨丝的回复和再结晶形核机制研究(英文)

采用扫描电镜、透射电镜系统地研究了在1000～2400K温度范围内退火的dia.0.43mm的纯钨和掺杂钨丝的显微组织变化。研究结果表明,这两种钨丝在退火过程中所出现的纤维宽化现象主要是由于平面亚纤维边界离解、亚纤维聚合所至。这种纤维宽化并非为一次再结晶或原位再结晶,而是加工态钨丝回复过程中的一个特殊阶段。纯钨和掺杂钨丝主要都是通过宽化纤维中的粗大亚晶空间胞壁离解、粗大亚晶的二次聚合而形核。但是由于钾泡对于位错和晶界运动的钉扎作用,掺杂钨丝的纤维宽化和形核过程严重受阻,其回复和再结晶过程缓慢、同步发生并延缓到2000K高温。     

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.     

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.     

薄膜中纳米裂纹在无位错区中的形核,钝化…

通过对韧性金属材料和脆性金属材料在透射电子显微镜下的原位拉伸，研究了纳米微纹在无位错区中的形核、钝化或扩展过程，结果表明，对于金属材料，无论是韧性的还是脆性的，加载时裂尖都能发射很多位错，平衡时能形成ＤＦＺ，ＤＦＺ是一个畸变很高的弹性区。     

La掺杂BaTiO3陶瓷的制备与性质(Ⅰ)--非均匀形核表面淀积包覆法

以La(NO3)3为La源,采用非均匀形核淀积法在水热法合成的BaTiO3粉体表面包覆La(OH)3．根据溶度积理论计算非均匀形核淀积包覆工艺的pH值,并通过控制溶液的pH值,获得化学计量配比(Ba1-3x/2／Lax)TiO3的La表面包覆BaTiO3粉体和陶瓷．文中讨论了La包覆量对已包覆了SiO3的BaTiO3粉体的烧结特性、相结构、陶瓷电阻率、介电系数-温度特性的影响．实验结果表明：采用非均匀形核淀积包覆方法,容易获得均相、化学计量比的La改性BaTiO3陶瓷;随着La2O3掺杂量的增加,BaTiO3陶瓷的居里温度向低温方向移动,居里温度与La2O3掺杂量之间呈线性关系;而使BaTiO3陶瓷半导化所需要的La的掺杂量较采用氧化物固相反应法的高。     

Nucleation Kinetics in Liquid Crystals

The Kinetics of the cholesteric-nematic phase transition is investigated anallytically. It is shown that the C—N transition can be reasonably comprehended as the annihilation of a pair of solitary waves in liquid crystals. The nonlinear diffusion and the problem concerning the phase transition are related.     

超临界溶液快速膨胀过程中的均相成核速率

研究了灰黄霉素(GF)超临界溶液快速膨胀(RESS)过程中的过饱和度、溶液的非理想性以及表面张力等因素对均相成核速率的影响。研究结果表明，过饱和度越大，形成晶核所需的对比功就越小；表面张力越小，形成晶核所需的对比功就越小。超临界溶液的非理想性对喷嘴内部的过饱和度和成核速率的影响不能忽略。     

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     

氩蒸气均匀核化率的分子动力学模拟

从分子动力学方法出发,对氩蒸气均匀核化过程进行了模拟,并分别采用经典均匀成核理论(CNT)预测、Cluster分析以及平均第一次出现时间(MFPT)3种方法进行了成核率计算.模拟结果表明,在相同条件下,Cluster分析法及MFPT方法得到的成核率在同一个数量级,而CNT预测的成核率比Cluster分析法及MFPT方法得到的成核率小3个数量级,其差异可由推导CNT成核率时对Cluster所做的平衡热力学假定进行解释.3者得到的临界Cluster分子数均为20左右.由Cluster分析方法可知,成核率随冷却脉冲强度增大而增大,这与实际均匀核化过程一致.     

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．     

蜡质玉米淀粉在BMIMCL介质中的均相乙酰化

在无催化剂条件下,以离子液体氯化一丁基三甲基咪唑(BMIMCL)为反应介质,均相合成了高取代度的蜡质玉米淀粉醋酸酯,并用FT-IR、lH NMR、SEM、XRD、TGA等方法对其进行分析.实验结果表明:淀粉醋酸酯的取代度最大能达到2.96,此时的最佳反应条件为醋酸酐与脱水葡萄糖单元摩尔比5:1,反应温度105℃,反应时间4h;淀粉分子的羟基上成功引入了酯化基团;在离子液体中溶解及与醋酸酐的反应过程中,淀粉的晶体结构遭到破坏,形成了新的结晶结构;淀粉醋酸酯的热稳定性优于原淀粉,并且取代度越高,热稳定性越好.     

混合离子液体中锌的电化学结晶及生长机理

在1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑氯化物组成的混合离子液体中,研究了锌在Pt,Cu,Fe-Ni基体上的电沉积过程.温度和ZnCl2的浓度等因素对锌电沉积的伏安行为会产生重要影响.计时电流实验表明,锌在上述3种基体上的电沉积涉及到扩散和动力学联合控制下的由2D瞬时成核到3D过程成核的晶核形成和生长过程.扫描电镜分析表明,高温和低浓度下,易形成线状或棒状的纳米沉积层;高浓度和较短的电解时间,将产生纳米颗粒的沉积物;高浓度和较长的电解时间,形成微米尺寸具有六方晶相的Zn沉积层.