溶质原子晶界偏聚研究

本文综述作者近几年来关于溶质原子非平衡晶界偏聚热力学、动力学以及晶界平衡偏聚与非平衡偏聚之间关系的理论、实验研究工作。这些研究工作内容丰富,已达世界水平。它们为改善现有材料的力学性能以及发现新材料提供了理论依据。     

土壤中热、湿、气及溶质耦合迁移的数学模型

从连续介质力学出发，应用Whitaker提出的局部体积平均法，建立了一个描述植物生长的土壤中热、湿、气及溶质耦合迁移的多场数学模型，以揭示非饱和土壤内复杂的传输机理．此模型中考虑了植物根系对水分、热量、气体和溶质的吸收或排放，同时在边界条件中反映了植物冠层对土壤表面遮阳的影响．因此，该模型相对于已有的其他模型来说，所包含的物理机制更加完备，并且它还具有可解性．     

有机溶质在甲酰胺含盐溶液中的活度系数

利用气液色谱法测定了８个有机溶质在甲酰胺＋ＮａＩ、甲酰胺＋ＮａＣｌＯ４溶液中的无限稀释活度系数（２９８．１５Ｋ）．讨论了电解质浓度及分子间的相互作用对活度系数的影响．     

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.     

粗糙裂隙溶解过程反应性溶质运移特征

岩体裂隙中溶质运移受对流、扩散和水岩化学反应三种机制控制.分析了不同机制主导作用下,粗糙裂隙溶解过程中反应性溶质运移特征,并分析粗糙度的影响.研究结果显示,粗糙裂隙溶解过程存在4种类型,分别是均匀、非均匀、极度非均匀和均匀-非均匀溶解.其中对流占主导作用条件下,裂隙发生均匀溶解;化学反应占主导作用条件下,流体上游溶解速率高于下游.初始粗糙度对裂隙溶解过程也具有重要影响:初始粗糙度增大会使水岩化学反应速率增大,同时随着水岩反应的进行,裂隙溶解后粗糙度增大.     

非挥发性溶质溶液两相问题的格子Boltzmann方法

溶液的气液两相体系广泛存在于工程问题中。由于其多组分和多相态以及组分之间相互作用的复杂性,用传统数值方法进行研究较为困难。该文提出了一种适用于非挥发性物质稀溶液的气液两相问题的格子Boltzmann方法。在Shan-Chen多组分格子Boltzmann模型的基础上,引入溶质与溶剂粒子间的作用力,建立了合理的作用力模型,完成了对溶液气液两相体系的数值模拟。模拟出了溶质的非挥发性以及表面非活性物质溶液的表面性质。表面吸附及表面张力的计算结果与相应理论公式符合很好。     

GMS在某典型化工工业园区地下水铊污染物运移研究中的应用

本研究以南方某市北部化工区为研究对象,基于数值模拟软件(groundwater modeling system, GMS)建立水文地质概念模型和三维溶质运移数值模型,模拟期设定为2020年1月—2029年12月,并对园区污染源污染物持续泄漏1 h、12 h和24 h后,铊污染物在地下水中的迁移过程进行模拟预测。研究结果表明,Tl污染晕质量浓度为0.004～0.024 mg/L;污染晕核心区由污染源向东平移且呈扩张趋势,等值线质量浓度为0.012～0.016 mg/L,外圈区域整体向核心区收缩,等值线浓度为0.008～0.012 mg/L;污染晕最大迁移距离分别为363、1 085、2 753 m。超标范围为0.07～1.04 km²,500 d和3 500 d后相对于最初50 d污染晕最大迁移距离分别延伸了66.5%和86.8%,污染晕核心区整体呈扩张趋势,外圈区域向核心区收缩。污染物持续泄漏1 h、12 h后和24 h后随模拟时间延长呈线性上升趋势,最高值分别为0.02、0.005、0.003 5 mg/L。     

溶质梯度影响非等温凝固过程的相场法模拟

采用相场法模拟了Ni-Cu二元合金非等温凝固过程溶质梯度对枝晶生长的影响.结果表明:非等温凝固时,潜热的释放使固相区的温度比液相中的高,在二次枝晶生长较为密集的中心区域温度最高,固相区温度升高会使得金属重熔,发生重熔现象,晶体的生长速度和凝固区域的温度随之出现波动.溶质梯度对溶质分布影响较大,溶质梯度增加,固相率提高,溶质分配系数k增大,固相区溶质富集,形成了过饱和的固相,溶质截流效应明显.     

Nonvolatile resistive switching memories-characteristics,mechanisms and challenges

<正>This review presents a summary of current understanding of the resistive switching materials and devices which have inspired extraordinary interest all over the world.Although various switching behaviors and different conductive mechanisms are involved in the field,the resistive switching effects can be roughly classified into filament type and interface type according to their conducting behavior in low resistance state.For those filament based systems,the migration of metallic cations and oxygen vacancies, characterization of the filament as well as the role of Joule heating effects are discussed in detail.As to the interface based system, we describe the methods of modulating interface barrier height such as using different electrodes,inserting a tunnel layer.It is demonstrated that the switching mechanism can transform from one to another along the change of some specific conditions.We also give an overview on the latest developments in multilevel storage and the resistive switching in organic materials.In this paper,the solutions to address the sneak current problems in crossbar structure are discussed.     

强磁场对Al-Cu合金凝固组织及溶质分布的影响

对亚共晶Al-10.5%Cu(质量分数)合金进行了均恒强磁场和梯度强磁场下的凝固实验,考察了强磁场对凝固组织形貌及α-Al晶粒内溶质含量的影响.实验结果表明,施加均恒强磁场和梯度强磁场后,组织形貌变化不明显,而α-Al晶粒内溶质含量有所增加.分析认为,这是因为强磁场下的洛仑兹力抑制了凝固过程中固液界面处的Cu原子向液相内的迁移,从而提高了溶质元素在α-Al晶粒内的含量.改变梯度强磁场的方向,α-Al晶粒内溶质含量无明显变化.