小尺寸铝纳米团簇的相变行为

采用分子动力学方法模拟了半径从0.3–1.3 nm变化的小尺寸铝纳米团簇的熔化、凝固行为. 基于势能-温度曲线、热容-温度曲线分析, 获得了熔点、凝固点与尺寸的依变关系, 并利用表面能理论、小尺寸效应开展了现象分析.研究表明, 铝团簇原子数小于80时, 熔点和凝固点的尺寸依赖性出现无规律的异常变化; 而大于该原子数, 熔、凝固点则随着团簇尺寸的减小而单调下降; 当原子数为27时, 团簇熔点高于块材熔点近40 K. 同时, 铝纳米团簇呈现出凝固滞后现象, 即凝固点低于熔点. 关键词： 纳米团簇 熔点 凝固点 分子动力学     

海波的熔解和凝固的实验报告

海波的熔解和凝固的实验报告吴菊梅（上海大同中学２０００１１）原来初三物理课本上是用萘做熔解实验的．因为萘有毒，又有刺激性的气味，所以改用海波．实验得出的结果只能验证海波的熔点是４８℃（在误差允许范围内）．而凝固点却得不出是４８℃．本文介绍我们在多次实...     

晶体熔化和凝固实验的改进

针对晶体熔化和凝固实验的难点及不足,采用间歇式加热的方法来探究晶体熔化和凝固实验.通过实验数据可以看出,晶体在熔化和凝固时,温度保持一段时间不变,基本上揭示了晶体熔化和凝固时的客观规律.     

热力学视角下“晶体的熔化与凝固实验”问题探究

"探究固体熔化时温度的变化规律"实验观察到了许多与书中规律不符的现象,对于学生准确理解课程内容有较大的阻碍,比如过冷现象、凝固点与熔点不相等的现象.本文将从热力学的相变、晶体生长的角度对上述现象的物理学本质进行分析,从而找到更优化的实验方案.     

铜原子纳米团簇热力学性质的分子动力学模拟研究

利用分子动力学模拟方法,研究了CuN(N=80,140,216,312,408,500,628和736)纳米团簇在热化和冷凝过程中结构和热力学性质的变化,模型采用的是Johnson的EAM作用势.模拟结果表明:铜团簇的熔点和凝固点随其尺寸线性增加,并逐渐向大块晶体靠拢;所有团簇的凝固点都低于熔点,出现凝固过程中的滞后现象;在熔点和凝固点附近,团簇都具有负热容特性,负热容是由相变前后团簇内部结构突变引起的.     

碳纳米流体相变特性实验研究

通过"两步法"制备分散均匀、稳定的单壁碳纳米管/水、多壁碳纳米管/水碳纳米流体,通过差示扫描量热法(DSC)测试分析了碳纳米流体的凝固、熔化相变过程,实验结果表明在凝固相变过程中随着碳纳米管质量分数的增加,碳纳米流体的起始凝固温度及凝固温度逐渐升高,单壁碳纳米流体的凝固温度显著提高,在熔化相变过程中,碳纳米流体的质量分数对于纳米流体的熔点无明显影响,但对于碳纳米流体的潜热影响较大,碳纳米流体的潜热随着质量分数的增加而明显减小。     

铜原子纳米团簇热力学性质的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学模拟方法,研究了CuN(N=80、140、216、312、408、500、628和736)纳米团簇在热化和冷凝过程中结构和热力学性质的变化,模型采用的是Johnson的EAM作用势.模拟结果表明:铜团簇的熔点和凝固点随其尺寸线性增加,并逐渐向大块晶体靠拢;所有团簇的凝固点都低于熔点,出现凝固过程中的滞后现象;在熔点和凝固点附近,团簇都具有负热容特性,负热容是由相变前后团簇内部结构突变引起的.     

基于用D I S系统对晶体凝固和熔化的研究

本文采用D I S数字化信息系统对晶体的熔化与凝固实验进行了研究. 在按照初中物理教材的实验安 排, 用海波水浴加热法测量晶体的熔化曲线的基础上, 本文做了两个改进, 一是选择用水替代海波, 先让水凝固成 冰, 然后再利用空气浴法让冰在空气中自然熔化, 从而测量冰的凝固与熔化过程温度 时间曲线( 即凝固曲线和熔 化曲线) , 全程观察冰的凝固与熔化过程其温度及状态的变化; 二是采用D I S温度传感器来替代液体温度计人工测 量温度, 实时记录了冰的凝固曲线和熔化曲线. 实验结果表明, 采取上述改进后, 既提高了该实验的准确性、 可靠性 和直观性, 也增强了实验的说服力     

铜原子纳米团簇热力学性质的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学模拟方法，研究了CuN（N=80、140、216、312、408、500、628和736）纳米团簇在热化和冷凝过程中结构和热力学性质的变化，模型采用的是Johnson的EAM作用势．模拟结果表明：铜团簇的熔点和凝固。点随其尺寸线性增加，并逐渐向大块晶体靠拢；所有团簇的凝固。羔都低于熔点，出现凝固过程中的滞后现象；在熔点和凝固点附近，团簇都具有负热容特性，负热容是由相变前后团簇内部结构突变引起的。     

晶体溶化实验的改进

利用海波代替萘做晶体熔化实验，避免了禁蒸气对师生健康的影响．由于海波不是常见物质，一般中学制备并不容易．霜是水的晶体，制备比较容易，用它来代替海波做晶体熔化实验效果也很好．实验的方法是：将从冰箱冷冻室得到的软霜约20克迅速加入一预先放有温度计的试管内，调整温度计位置，使玻璃泡处在霜的正中，用手握住试管下部给霜加热．观察到的实验现象是霜的温度达到0℃吸热熔化，熔化过程中吸热（手感到发凉），但温度计示数不变．霜全部熔化后，温度计示数才上升．实验表明，晶体的温度升高到熔点才吸热熔化，整个熔化过程中吸热温…     

初始温度和冷却速率对金属团簇凝固行为的影响

用分子动力学结合嵌入原子势研究了含有531个原子的Co₅₃₁, Cu₅₃₁和Ni₅₃₁团簇从不同初始温度以不同冷却速率凝固到200 K时的凝固行为. 结果表明初始温度和冷却速率对团簇的凝固点有很大影响. 初始温度越高, 冷却速率越小, 团簇的凝固点越高. 凝固条件的改变会对三种团簇的凝固结构产生不同的影响. Cu₅₃₁和Ni₅₃₁团簇尽管在不同条件下的凝固点不同, 但凝固结构都是二十面体. 而Co 关键词： 金属团簇 凝固 分子动力学模拟     

空间电磁悬浮技术的发展状况

电磁悬浮技术是一种无容材料处理加工技术．它具有无器壁污染、电磁搅拌均匀、可熔化较高熔点材料等优点．文章概要叙述了几十年来电磁悬浮技术的发展情况，总结了近年来国际上电磁悬浮技术在地面微重力实验和空间实验中的应用情况，简要地阐明了电磁悬浮技术的原理、数学描述及存在的问题．     

低熔点合金相变热控数值模拟与实验研究

本文主要对47合金与58合金两种低熔点合金相变材料的相变热控性能与相变过程传热现象进行研究。首先通过将相变热控实验与数值模拟相结合的方法验证了焓–多孔介质模型与Boussinesq假设的可靠性。之后通过数值模拟的方法对比分析了两种低熔点合金相变材料与熔点相近似的传统有机类相变材料热控性能。结果表明,47和58合金低熔点合金相变材料的控温时间明显更长,较传统有机相变材料热控性能更好。另外,自然对流对低熔点合金相变热控装置的温度分布及固液相界面几乎无影响,低熔点合金熔化过程中自然对流效应可忽略。     

萘的熔化和凝固实验的改进

针对萘熔化和凝固实验的不足,采用了在萘中掺入金属丝的方法使萘均匀传热,并用热电传感器控制实验温度,得到了萘熔化和凝固过程温度随时间变化的数据,较好地反映了晶体的熔化和凝固规律.     

MEAM势与Tersoff势比较研究——碳化硅熔化与凝固行为

运用分子动力学方法对比模拟研究了碳化硅的体熔化、表面熔化和晶体生长过程.分别采用MEAM 势和Tersoff势两种势函数描述碳化硅.结果表明:体熔化时,两种势函数描述的SiC的原子平均能量、 Lindemann指数和结构有序参数与温度的变化关系相似,但MEAM势对应的体熔点(4250 K)比Tersoff势(4750 K) 的要高.表面熔化时,两种势函数描述的SiC在相同的过热度下熔化速度相近;而在相同的温度条件下,MEAM 作用的SiC表面熔化速度更快.这是由于MEAM势SiC的热力学熔点(3338 K)低于Tersoff势SiC的热力学熔点 (3430 K)的缘故.两种势函数作用的SiC在晶体生长方面差异很大.MEAM势SiC的晶体生长速度与过冷度有关, 过冷度约为400 K时晶体生长速度最快.但Tersoff势SiC晶体却在过冷度为0—1000 K的范围内均不能生长. 综合考虑,MEAM势比Tersoff势能更好地描述碳化硅的熔化和凝固行为.     

铂纳米粒子热稳定性的原子级模拟研究

本文采用分子动力学结合嵌入原子多体势,模拟了铂纳米粒子在升温过程中的热稳定性和熔化机制,并利用共近邻分析方法分析了它的微结构演化过程。模拟的结果表明：铂纳米粒子的熔点明显低于体材料的熔点;由于表面层原子的结合力较弱,在升温过程中表面会首先出现预熔;纳米粒子的熔化是从表面层开始的,并随着温度的升高,熔化的表面层会逐渐向内部扩展,最终导致纳米粒子整体转变为液态结构;当温度低于表面预熔温度时,纳米粒子保持良好的晶态结构。     

金属Al表面熔化各向异性的分子动力学模拟

采用嵌入原子势,使用分子动力学方法对金属Al不同低指数晶面的表面熔化现象分别进行了模拟.分析了熔化过程中样品结构组态的变化.模拟结果表明对于不同的自由表面,表面熔化呈现出明显的各向异性行为.Al（110）面在低于熔点的温度之下发生预熔化;（111）与（001）面都出现过热现象.与（111）面不同,（001）面发生过热现象时表面原子层为类液层,而（111）面仍然保持很好的晶格结构,即预熔化的Al（001）面在高于熔点的温度下,仍可以在很长的时间内处于相对稳定的亚稳态.由模拟得到Al的热力学熔点为950 K左右,与实验值基本符合. 关键词： 分子动力学 表面熔化 过热     

Ti-Cu-W体系Pillow飞片加载铋熔化再凝固过程计算分析

采用数值计算设计了Ti-Cu-W材料体系Pillow飞片,实现金属铋样品的冲击加载和准等熵加载,并通过实验研究铋的冲击熔化再凝固这一复杂的物理过程,实验获得的速度波剖面结果与数值模拟结果基本一致。还建立了金属铋的包含5个固相和1个液相的完全物态方程,计算相图的三相点以及高压区的Hugoniot线与实验数据吻合较好,计算还获得了冲击加载再凝固实验中的温度信息和相变信息。通过计算分析和对实验数据的解读,认为Ti-Cu-W材料体系Pillow飞片加载可以用于铋的冲击熔化再凝固复杂物理过程研究,为实验探索研究建立了适用的研究方法和有效的技术手段。     

高压下黄铜中追赶稀疏波速度的辐射测量

 用光辐射法、以有机玻璃作窗口测量了143～182 GPa下H62黄铜的追赶稀疏波速度。给出了在对称碰撞下，用透明材料作窗口时，实验确定追赶稀疏波速度的公式。实验结果表明，H62黄铜的冲击熔化点在143～162 GPa之间。     

落管——空间实验的地面模拟手段

 空间材料科学研究的主要目的在于利用空间环境,制备地面无法得到的新材料和在空间实现材料新工艺.然而,空间实验机会十分难得,且耗资甚巨.为此,各国科学家在地面建造了各种模拟空间环境的实验设施.落管就是其中之一.它是垂直安置并抽成真空(或根据需要充以某种惰性气体)的长管.样品在其顶部的熔化室熔化后成液滴状自由下落,并在下落时产生的失重和无容器过程中凝固,以进行空间材料研究的模拟实验.