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.     

热变形奥氏体先共析铁素体的热力学计算

用超组元模型为热力学基础，计算了35CrMo结构钢合金形奥氏体→铁素体转变的亚稳碳摩尔分数xC^α/γ和xC^γ/α以及先共析铁素体析出驱动力△Gγ→α γ′，并讨论了不同的形变温度和形变速率对亚稳碳浓度和先共析铁素体析出驱动力的影响．未变形钢的先共析铁素体热力学平衡温度Ae3的计算值与实测值基本符合．分析了γ相热变形对Ae3的影响．     

基于小润湿角下脉冲磁场的凝固形核模型

基于Ma形核模型,理论分析了异质形核基底小润湿角下脉冲磁场金属凝固的异质形核过程,建立了凝固形核模型.考察脉冲磁场磁感应强度对金属凝固临界形核半径及临界形核过冷度的影响.结果表明:该模型中体系Gibbs自由能与异质形核基底形状系数无关.在低过冷度金属凝固条件下,当脉冲磁场磁压力功与金属熔体固液自由能差在同一数量级时,脉冲磁场可有效减小凝固形核的临界半径;在大过冷度(大于20℃)金属凝固条件下,脉冲磁场对金属凝固临界形核半径的影响可忽略.金属凝固异质形核基底粒径较大时,临界形核过冷度随脉冲磁场磁感应强度增大而有效减小.     

奥氏体钢非平衡凝固异质核心触媒效用的价电子判据

利用界面共格对应理论无法解释奥氏体钢非平衡凝固过程中TiC、CaS为奥氏体枝晶有效异质核心的现象．利用余氏固体与分子经验电子理论以及程氏改进的TFD（Thomas-Fermi-Dirac）模型计算表明,界面共格对应并不是有效触媒基底的本质要求．在Tillen异质形核静电作用理论基础上,建立了奥氏体钢非平衡凝固异质形核价电子模型,该模型由三层组成：γ-Fe晶胞杂化状态稳定层、（γ-Fe）-核心双重晶格电子层以及核心晶胞杂化状态稳定层,并给出了评价异质核心触媒效用的价电子判据．据此考察了VC、NbC、TiC、TaC、ZrC、CaS等颗粒的触媒效用,与实际较为吻合．     

深过冷Ni-P共晶合金凝固动力学分析

根据经典的形核和生长理论，通过实验分析了深过冷Ni-P共晶合金的凝固行为．实验发现，深过冷Ni-P共晶合金的凝固组织由粒状的共晶团和棒状的规则共晶所组成．随过冷度的增加，共晶团的组织逐渐细化，同时深过冷熔体晶核生长速率很大，异质形核在凝固过程中起控制性的作用．深过冷熔体的单点形核和长大现象作为特例用以描述界面的生长速率对其凝固组织的影响。     

钢液非均质形核触媒效用的点阵错配度理论

对钢液凝固温度下各种化合物基底与钢液凝固形核相(δ-Fe和γ-Fe)的二维错配度进行了计算,并对点阵错配度与钢液非均质形核触媒效用的关系进行了分析和讨论.结果表明:基底与形核相的错配度δ越小,越有利于非均质形核.凝固过冷度的对数与基底和形核相的二维错配度近似呈线性关系.基底与形核相的错配度δ<8%,非均质形核效用显著.     

合金钢γ—α转变形核驱动力及核心成分的计算

采用Wagner的动力学模型，计算了含Mn,Si,Ni,Cr,No,CU,V,Nb,W,Co等几种合金元素（合金含量＜7％）的多元系低合金钢析出共折铁素体平衡及仲衡下的临界核心的成分和形核驱动力，设计了实用的计算程序.     

自由落体条件下三元Al-Cu-Ag合金的快速凝固

三元Al-30％Cu-18％Ag合金在自由落体条件下发生快速凝固,形成由θ（Al2Cu）,α（Al）和善（Ag2Al）三相组成的凝固组织．测定其固相面与液相面温度分别为778和827K,实验获得过冷度最大达△TMax=171K（0．20TL）．在对过冷行为和形核能力计算的基础上,分析了该合金快速凝固组织的演变规律．发现过冷度随合金液滴直径减小而呈指数形式增加,在整个过冷范围内,θ（Al2Cu）相的形核率最大,ξ（Ag2Al）相的形核率最小．当△T〈78K时,初生的θ（Al2Cu）相生成粗大枝晶;当78≤△T≤171K时,θ（Al2Cu）相晶粒细化,与α（Al）两相交替生长;当△T≥171K时,形成了以（θ＋α＋ξ）三元不规则共晶团为主要特征的凝固组织．     

抗磨贝氏体球铁的裂纹形核与扩展

采用压痕法及扫描电镜观察,研究了抗磨贝氏体球铁中裂纹的形核与扩展。实验结果表明,裂纹主要在石墨─基体界面形成,其次在碳化物─基体界面形核。裂纹在石墨─基体界面和碳化物─基体界面的形成机制不同,裂纹优先沿界面扩展。并从热力学的角度对其进行了分析。     

Ti和Si对铁液黏度和凝固性质的影响

通过振荡杯高温熔体黏度仪对含Ti铁液的黏度进行测定,研究在冷却过程中Ti、Si对铁液黏度、黏流活化能、凝固温度以及凝固速度的影响.发现含Ti铁液在发生凝固以前,其黏度差别不大,黏流活化能为37.07～44.03 kJ.mol 1.Ti含量对铁液的凝固温度和凝固速度影响较大,Ti含量高的铁液开始凝固温度较高,而且凝固速度更快.硅含量低是钒钛铁液凝固温度低的主要原因.     

Fe液中Bi蒸气溶解平衡及第三组元的影响

用密封反应室气液平衡法，测定了Ｂｉ蒸气在Ｆｅ液中的溶解平衡及第三组元Ｃｒ，Ｃｕ，Ｃ，Ａｌ和Ｓｉ对Ｂｉ溶解量的影响，得到Ｆｅ液中Ｂｉ蒸气溶解反应标准溶解吉布氏自由能与温度的关系式，以及１８７３Ｋ温度下Ｆｅ液中第三组元与Ｂｉ的活度相互作用系数。     

Effect of frequency and intensity of rotating magneticfield on the microstructures of Pb-Sn alloys

The solidification microstructures of Pb-45% Sn hypoeutectic and Pb-85%Sn hypereutectic alloys were studied in rotating magnetic field （RMF）. A transition of primary phase from dendrite to spherical growth was caused by the RMF, which simultaneously fractured and fined grains. The fracture and refinement increased first and then decreased with the increase in RMF intensity. When magnetic intensity exceeded a critical value, the size of the primary phase became bigger on the contrary. Therefore, there existed an optimum value of magnetic intensity in fracture and refinement of grain. Moreover, the rotating frequency determined the skin depth of magnetic field, and further affected the homogenization of temperature and solute. The rotating frequency and magnetic intensity were key factors affecting refinement and uniformity of solidification microstructures. The introduction of RMF not only changed the solidification thermodynamics, but also led to a reduction in Gibbs free energy associated with the formation of critical crystal nucleus and atom diffusion activation energy, thus enhancing the rate of nucleation.     

金属熔体本征过冷度与熔化熵的耦合关系

利用气动悬浮和熔融玻璃净化法对液态纯铁的过冷能力进行研究, 分别获得了340 和281K 的最大过冷度, 表明在气动悬浮无容器凝固条件下液态纯铁的形核更接近于均质形核.根据经典形核理论和Spaepen 界面能公式, 建立了金属熔体本征过冷度(即均质形核对应的过冷度)与熔化熵之间的耦合关系方程. 并根据该方程预测了一系列金属熔体的本征过冷度, 对比结果表明预测值与实验值具有较好的一致性.     

熔融钴基合金中氧活度的快速测定

以（Ｍｏ／Ｍｏ２Ｏ）为参比电极，用固体电解质定氧测头以熔融钴基合金中氧活度进行快速测定的效果良好，利用与ＣｏＯ平均时氧在钴液中的溶解度得到了氧在钴液中的标准溶解吉氏自由能与温度的关系，为氧活度计算提供了数据。     

磁流变体的磁致固化研究

基于简单偶极子模型,分别用热力学方法与统计力学方法计算磁流变液体系的自由能,考虑体系中颗粒的渗透压,研究磁流变液的磁致固化.结果发现,当外加磁场超过临界磁场值Hc时,体系发生由液相向固相的转变.此外,温度变化也可以引起磁流变液的磁致固化.     

Bridgman 法铸铁定向凝固一维传热特性的测试分析

作者测试了铸铁定向凝固实验中试样移动时液—固界面位置的变化和稳态凝固段液相中的轴向温度分布，并用试样轴向一维传热解析解对实验结果进行了分析，证实了该传热模型的有效性。     

纯铁液凝固过程的分子动力学模拟

为了研究纯铁熔液体系在凝固过程中的演变行为,采用分子动力学方法和带有范德瓦尔斯项的长程F-S势函数对液态Fe凝固过程的结构和能量演变进行模拟。径向分布函数、原子均方位移函数和Fe原子的聚集状态变化图像显示,凝固过程是Fe原子由无序向短程有序再向长程有序的变化过程,其中的短程有序结构可能是Fe原子组成的团簇结构;凝固过程中体系的总能量变化呈逐渐降低,Fe单质完美晶体的凝固温度约为2400 K。     

铸铁中各种石墨间的连续转变

采用定向凝固液淬方法,并借助于金相显微镜和扫描电镜等手段,研究了铈含量的变化对铸铁中各种石墨间连续转变的影响。结果发现:在控制界面推进速度不变的条件下,随铈含量的增加,可以从片状石墨依次向过冷石墨、蠕墨、枝晶间石墨、球缺状石墨连续转变,而且这种转变是可逆的。     

乙醛缩合反应体系热力学计算和分析

采用Yoneda基团贡献法估算了乙醛羟醛缩合反应体系中各物质的标准生成焓、标准熵和等压热容,与部分文献值的比较表明估算较为准确.在此基础上计算了278~368 K液相反应和600 K气相反应时主、副反应的反应焓变、反应吉布斯自由能变和反应平衡常数.结果表明温度对主反应影响较大,低温液相反应对主反应有利,高温气相反应选择性低,主要副产物为2,4-己二烯醛.热力学分析与实验结果一致,乙醛缩合反应不宜采用高温气固相反应.因此实际生产中需对反应温度进行合理控制或对反应产物和原料及时分离,以提高反应转化率和选择性.     

城市垃圾焚烧灰渣熔融处理中PbO-PbCl2氯氧化物的热力学性质

以城市垃圾焚烧灰渣熔融处理中铅氯氧化物体系为研究对象,根据高温X射线衍射及固相氯氧化物的活度测定结果,对PbO-PbCl2系组成相图、PbO相对化学位及固相中间化合物的标准生成自由能等Pb-O-Cl系的热力学性质进行了研究,从而为熔融处理中铅氯氧化物的生成和沉聚反应的热力学解析提供理论依据.此外,基于液相安定函数及理想会合熔体模型,讨论了PbO-PbCl2系液相安定性对熔体中形成氯氧化物复杂离子的影响.结果表明,稳定存在的中间化合物为PbCl2.PbO,PbCl2.2PbO及PbCl2.4PbO.