稀土碳锰纯净钢中夹杂物形成与转化的热力学计算及观察分析

用多相、多组元平衡的热力学计算方法, 对稀土碳锰纯净钢中夹杂物的析出和转化进行了计算. 结果表明, 稀土元素能有效地变质Al2O3夹杂, 在本实验所用材料的成分条件下, Al2O3完全消失的稀土含量为: 1600 ℃时, La>0.009%, Ce>0.01%; 1518 ℃时, La>0.012%, Ce>0.013%, 稀土变质Al2O3的产物主要为RE2O2S. 当La含量大于0.028%, Ce含量大于0.027%后, 体系中将会有RES产生, 但夹杂物仍然以RE2O2S为主. 对试样的扫描电镜观察和分析证实了热力学计算的结果.     

稀土夹杂物诱导钢中ε-Cu析出的错配度计算

为改善铜原子在奥氏体晶界处的偏析,探究稀土夹杂物对钢中残余铜元素析出的影响,采用二维错配度理论,对稀土夹杂物成为钢中ε-Cu异质形核核心的有效性进行了计算。结果表明,ε-Cu的(111)面与Ce_2O_3的(0001)面和La_2O_3的(0001)面二维错配度分别为6.7%和7.9%,与Ce_2O_2S(0001)面上的二维错配度为8.8%,即Ce_2O_3,La_2O_3和Ce_2O_2S均可以作为ε-Cu的中等有效形核核心;而CeS的(100)面与ε-Cu(100),(110)和(111)面的二维错配度分别为50.3%,27.2%和31.1%,说明CeS不能作为ε-Cu的异质形核核心。     

钢中夹杂物的电解萃取

介绍了一种有机溶液电解萃取和检测钢中非金属夹杂物的方法,能将含氧化物、硅酸钙、硅铝酸钙夹杂物从钢试样中完整无损地提取出来,并直接观察其三维立体形貌。并将夹杂物进行了统计分析,得到夹杂物的形貌、类型、尺寸、元素组成及数量分布,对炼钢生产过程的控制和优化有一定的指导作用。     

稀土对60CrMnMo热轧辊钢夹杂物形态的影响

采用扫描电镜和金相显微镜对不同稀土加入量的60CrMnMo热轧辊钢夹杂物的大小、变形系数和数量进行了研究。实验结果表明:60CrMnMo钢中加入稀土后,大颗粒的夹杂物明显减少;长条状的硫化锰被等轴状的稀土硫化物所代替;当稀土加入量在0.01wt％～0.05wt％时,夹杂物的数量最少;加入量超过0.10wt％后,夹杂物数量略有增加,即稀土加入量过多,反而会增加钢中夹杂物的数量。     

超高强度钢（35CrNi3Mo）化学成分标准物质研制

采用与超高强度钢,台炼过程相同的工艺制备了35CrNi3Mo化学成分标准物质。对标准物质的制备技术、均匀性检验、稳定性考察进行了分析。研制的35CrNi3Mo化学成分标准物质具有良好的均匀性和稳定性。采用8家实验室进行协作定值,对定值结果的不确定度进行评定,各组分定值结果的相对扩展不确定度小于13％。     

激光诱导击穿光谱法对钢中夹杂物类型的表征

激光诱导击穿光谱( LIBS)不仅可以对材料整体成分进行分析,还可进行微区及成分分布分析。本实验采用激光诱导击穿光谱对两牌号钢铁样品进行扫描分析,尝试对34CrNiMo6钢中的MnS夹杂物和重轨钢中的Si-Al-Ca-Mg复合夹杂物进行表征。结果表明,34CrNiMo6钢中元素信号的二维强度分布及元素通道合成后,个别位置Mn及S两元素的信号强度同时异常高,可确定试样中存在较多MnS夹杂物;重轨钢中元素的二维强度分布及元素通道合成后,个别位置Si、Ca、Mg及Al元素的信号同时异常高,可确定试样中存在Si-Al-Ca-Mg复合夹杂物。采用扫描电子显微镜/能谱法( SEM/EDS)对上述样品中夹杂物的对比分析结果表明,两种方法对夹杂物类型的判定结果一致。     

铈对16Mn钢中夹杂物和组织的影响

在高温钼丝炉内向16Mn钢中加入不同含量的铈进行脱氧,分析了钢中夹杂物和组织的变化,并探讨了含铈夹杂物诱发晶内铁素体形核的机制.结果表明:随钢中铈含量的增加,夹杂物依次转变为CeAlO3,Ce2O2S和Ce2S3.经铈处理后,钢液在1873 K时保温300 s,夹杂物最为细小弥散.钢中晶内铁素体随铈含量的增加而增加,但最佳的铈含量约为0.032%(质量分数).钢中Ce2O2S和Ce2S3夹杂与α-Fe相之间的错配度分别只有1.2%和0.5%,均可作为IGF非常有效的形核核心,促进其形成.     

60CrMnMo钢热疲劳裂纹生成与长大及稀土的作用

采用金相和扫描电镜等手段对６０ＣｒＭｎＭｏ钢热疲劳裂纹的萌生和长大规律进行了分析，并考查了稀土在钢中的作用。结果表明：热疲劳裂纹萌生于钢中夹杂物处，热疲劳裂纹的生长，不仅是裂纹自身发展的结果，更主要的是裂纹的相互联接。钢中加入稀土后，可以变质钢中夹杂物，从而抑制了热疲劳裂纹的生成与长大。     

稀土氧化物对中高碳钢堆焊金属中夹杂物变质作用的热力学分析

采用热力学方法,研究了稀土氧化物对中高碳钢堆焊金属中夹杂物的变质作用。夹杂物生成的热力学分析表明,在堆焊熔池中,稀土氧化物可以被碳还原成稀土元素,稀土元素可以与氧、硫生成稀土氧化物、稀土硫化物和稀土硫氧化物,从而达到脱氧、脱硫、净化堆焊熔池的作用;稀土氧化物还可以直接与硫作用,生成稀土硫氧化物,起到脱硫的效果。     

连铸结晶器喂稀土处理的碳锰钢夹杂物研究

为研究钢中添加稀土带来的夹杂物问题,采用金相夹杂物评级、电解夹杂分析以及电子探针和扫描电镜观察分析,对经稀土处理的微合金化碳锰钢夹杂物进行了研究.结果表明,采用铝脱氧和RH真空充分脱气的微合金化碳锰钢,经连铸结晶器喂稀土处理后,钢中的A,B,C,D类夹杂物分别不大于1.0级、1.5级、0.5级、1.5级,氧化物夹杂总量约为0.0030%.试验钢中主要形成球状稀土硫化物,同时还形成有链状"稀土硫化物包围氧化铝"的复合夹杂物,而稀土氧化物难以生成.     

稀土夹杂物对Fe-C合金中初生奥氏体非均质形核的影响

本文采用二维点阵错配度的计算方法,详细计算了三种常见的稀土夹杂物作为Fe-C系合金中初生奥氏体非均质成核基底的有效性。认为稀土氧化物可以成为初生奥氏体的有效核心,而稀土硫化物则不能成为有效核心,这与初生δ相的结果恰好相反。     

HP295钢中含铈夹杂物形成的实验及热力学研究

采用LaCrO3高温管式炉重熔HP295钢,向钢液中加入不同量的Ce进行脱氧,用SEM及EDS对钢中含Ce夹杂物进行分析,并对Ce-Al-O-S系进行热力学计算。实验结果显示,含Ce夹杂物主要为不规则的Ce2O3和近球形的Ce2O2S,大部分夹杂物尺寸小于5μm。热力学计算表明,含Ce夹杂物的形成主要受钢液中[O],[S]及[Al]S含量的影响,本实验条件下主要形成Ce2O3和Ce2O2S夹杂物;当钢液中Ce与Al的活度比≥0.08时,Al2O3可转变为CeAlO3夹杂物。     

钇对H13钢中夹杂物的影响EI北大核心CSCD

研究了不同Y含量对H13模具钢中夹杂物的种类、形态、尺寸和成分等的影响机制。实验室采用电渣重熔冶炼添加Y获得了Y含量分别0.0008%,0.006%和0.012%(质量分数)的H13电渣锭。利用OM,SEM,ASPEX和热力学计算等方法研究Y对钢中夹杂物的影响。结果表明,不添加稀土的H13钢中夹杂物以MgO·Al_(2)O_(3)外包覆(Cr,V,Mo)C的复合夹杂为主;Y添加量为0.0008%的H13钢材中夹杂物以YAlO_(3)外包覆(Cr,V,Mo)C的复合夹杂物为主;Y添加量为0.006%的H13钢中夹杂物以YAlO_(3)和YAlO_(3)外包覆(Cr,V,Mo)C的复合夹杂物为主;Y添加量为0.012%的H13钢中夹杂物以单独存在的Y_(2)O_(3),YS·Y_(2)O_(3),YS外包覆(Cr,V,Mo)C的复合夹杂物为主。当H13钢中的Y达到0.012%时,钢中尺寸小于5μm的夹杂物占96%以上。     

统计方法校正O3LYP方法计算的生成热

由于引入各种内在近似, 密度泛函理论存在固有误差. 本文采用O3LYP/6-311+G(3df, 2p)//O3LYP/6-31G(d)计算了220个中小型有机分子的生成热(Δ_fH_calc^Θ), 随后应用神经网络(ANN)和多元线性回归(MLR)方法对Δ_fH_calc^Θ进行校正. 采用计算得到的生成热、零点能、分子中原子总数、氢原子个数、双中心成键电子数、双中心反键电子数、单中心价层孤对电子数、单中心内层电子数作为ANN和MLR的描述符. 以180个分子作为训练集构造ANN或MLR模型, 并对40 个独立测试集分子的Δ_fH_calc^Θ进行了预测. 结果表明: 经过ANN和MLR校正后,训练集分子生成热的理论计算值和实验值间的均方根偏差(RMSD)从24.7 kJ·mol^-1分别降低到11.8、13.0 kJ·mol^-1; 独立测试集分子的RMSD从21.3 kJ·mol^-1分别降低到10.4、12.1 kJ·mol^-1. 因此ANN模型的拟合和预测能力要明显优于MLR模型.     

第一性原理和热力学计算预测a-Al_2O_3中缺陷的稳定性

基于第一性原理中的密度泛函理论(DFT)和热力学计算方法,利用VASP软件包和GULP程序,计算了a-Al_2O_3晶体的能带结构,并考虑振动熵对晶体中本征点缺陷的形成能的贡献,预测了不同温度和氧分压条件下a-Al_2O_3晶体中点缺陷的稳定性.缺陷热力学跃迁能级的计算表明,Al_i是浅施主能级,V_(Al)(除2-/3-之外)都是浅受主能级,这些浅热力学跃迁能级在价态的转换上比较容易.通过分析振动熵随温度变化情况,考虑振动熵对缺陷形成能的贡献是必要的,它使铝填隙和氧填隙的缺陷形成能增大,氧空位和铝空位的缺陷形成能减小(尤其在高温条件下).本文讨论了以费米(Fermi)能级、温度和氧分压为函数变化的最稳定点缺陷三维分布图,以便更清晰、直观地掌握晶体中稳定点缺陷随Fermi能级、温度和氧分压变化的分布关系.     

Al-5Mg-Er合金中Al3Er相的析出及其热力学计算分析

通过应用Miedema热力学模型方法对添加了微量Er的Al-5Mg合金中的Er的存在形式进行了初步的分析，并结合XRD，TEM试验进行了验证。微量Er在Al-5Mg合金中主要是以Al3Er的形式存在，并且不会出现元素Mg与Er之间的金属间化合物；同时通过XRD和TEM分析证实，含微量Er（0．1％～0．7％）的Al-5Mg合金中Er是以Al3Er相存在并且弥散分布，讨论了Al3Er相与Al基体之间的取向关系，分析了Al3Er相的存在能够改善Al-5Mg合金材料的机械性能。     

硝酸稀土蛋氨酸固态配合物的热化学性质

用转动弹热量计测定了组成耿ＲＥ（Ｍｅｔ）４（ＮＯ３）３．６Ｈ２Ｏ（ＲＥ＝Ｌａ－Ｎｄ，Ｓｍ－Ｌｕ）的固态配合的的燃烧能，求得了和配合物的标准燃烧焓与标准生成焓。发一标准生成焓随镧系原子序数的变化呈“四分组”规律。说明稀土了与蛋氨酸间的化学键有一定程度的共价性。     

有机分子生成热计算的对比研究

采用20种理论方法计算了180个中小型有机分子的生成热.结果表明:HF是最差的方法,一般不宜采用;OLYP,B3PW91和M05-2X分别是GGA,Hybrid GGA和Hybridmeta-GGA方法中计算偏差最小的一种方法;对于所有的计算方法,中型分子的计算偏差要大于小型分子的计算偏差;小型分子和中型分子计算偏差最小的方法分别是B3PW91和M05-2X;M05-2X所计算的偏差比其他方法集中;随着分子尺度的增加,M05-2X,M06-2X,M06-HF和经典G4方法所计算结果的偏差呈波浪型缓慢增加.     

1, 3-丁二烯热裂解的动力学计算与模型研究

1, 3-丁二烯是碳氢燃料燃烧和裂解过程中生成的一种重要产物,也是形成多环芳烃(PAHs)的一种重要前驱体。目前,关于1, 3-丁二烯燃烧实验以及机理的研究较多,但是其热裂解机理的研究较少。本文在B3LYP/CBSB7水平下对1, 3-丁二烯裂解过程中相关反应的反应物、产物以及过渡态进行了几何结构优化和频率计算,并通过组合方法CBS-QB3计算得到了单点能和热力学参数。对于紧致过渡态的反应和无能垒反应,分别采用过渡态理论(TST)和可变反应坐标过渡态理论(VRC-TST)计算其高压极限条件下的反应速率常数。计算得到的反应速率常数与已有文献报导的结果吻合较好。通过量子化学计算,对Hidaka等人提出1, 3-丁二烯的热裂解机理模型进行了更新和改进:更新后的机理模型包含45个物种和224步反应,并对更新后的机理模型进行了模拟验证。结果表明,更新的机理模型能更好地预测1, 3-丁二烯激波管裂解实验过程中C₂H₂、1-丁烯-3-炔(C₄H₄)以及苯(C₆H₆)主要产物的浓度分布,为进一步完善核心机理(C₀-C₄)模型提供了可靠的热、动力学参数。