大块非晶临界冷却速率的非等温转变计算模型

在非等温转变理论以及非稳态形核理论基础上提出了计算大块非晶合金连续冷却转变曲线和 临界冷却速率的新模型,以用于评估合金的非晶形成能力. 依据此模型对Zr基和Pd基8种合金 进行了计算，计算结果与实验值符合较好. 计算结果表明，影响临界冷却速率的主要因素为 黏度、临界形核功和临界结晶分数. 随着黏度增大，临界冷却速率降低；随临界形核功增大 ，临界冷却速率急剧降低；随临界结晶分数增大，临界冷却速率起初降低较快，达到一定程 度后下降速率趋于缓慢. 关键词： 临界冷却速率 非晶形成能力 大块非晶 连续冷却转变曲线     

基于成分连续变化计算黏度的合金系临界冷速模型

在大块非晶临界冷却速率的非等温转变计算模型基础上提出了基于成分连续变化计算黏度的合金系临界冷速模型. 依据此模型对Zr-Ni-Al-Cu四元合金的临界冷却速率进行了计算并预测了Zr_66.67(Ni_{xAlyCuz)33.33合金系中容易形成非晶的成分范围. 计算值与实验值符合得较好. 计算结果表明，此合金系具有很强的非晶形成能力，特别是在靠近共晶点的中心区域，临界冷却速率小于100 K/s，为容易形成非晶的成分范围. 冷却过程中，在高于1000K温度区间，没有发生明显的结晶现象，而在980 K至870 K温度范围内，结晶分数快速增大，低于870 K时不再发生明显改变. 此外，分析了合金系中Al，Cu，Ni原子摩尔分数的变化对临界冷速的影响. 关键词： 大块非晶 黏度 临界冷却速率 非晶形成能力}     

静磁场对冰晶成核过程影响的机理分析

常规的冷冻方式会在材料中形成大冰晶从而导致材料品质下降,在冷冻过程中加以磁场辅助可以改善冻结效果。从热力学原理出发,研究静磁场对冰晶成核过程的影响,将静磁场作用以附加自由能引入冰晶成核过程。研究结果表明,静磁场作用可以减小冰晶成核的临界半径和临界功,提高均相成核率,且磁场强度越大,临界半径和临界功越小,成核率越高;水的附加过冷度也随磁场强度的增大而增大,与相关实验数据趋势吻合较好。     

关于非晶态合金的结构相变问题

近年来对非晶态合金的研究,无论从基础研究的角度,还是从应用的角度发展都很迅速.非晶态合金的力学、半导体、磁学、超导性、声学、抗腐蚀和抗辐射等性能都很优异,而且常常综合了几方面的优点,是很有希望的新材料. 制备非晶态材料,无论是以原子团形式的淀积(蒸发、溅射或电镀等),还是从液态的固化,很高的冷却速率都是重要条件之一.图1是过冷液态中晶体成核、生长速率的温度关系.山图可见,当液态金属冷却到熔点Tm以下时,首先出现生长速率的极大值,但这时的成核率还很小,当然谈不上生长;而当温度下降到成核率极大时,由于材料的粘度已相当大,…     

冷却过程中Pd_(923)团簇的结构转变研究

本文利用分子动力学模拟方法,研究了钯团簇在不同冷却条件下形成晶体及非晶的过程.利用平均原子体积、双体分布函数、键对分析和键序参数方法研究了微观局域结构随温度的变化关系.研究发现:在50 K/ps冷却过程中,液态Pd923团簇在1000 K发生玻璃化转变,在100 K下形成非晶结构;而在0.1K/ps冷却过程中,液态Pd923团簇发生结晶,并最终形成六角密排(hcp)晶体结构.     

冷却过程中Pd923 团簇的结构转变研究

本文利用分子动力学模拟方法, 研究了钯团簇在不同冷却条件下形成晶体及非晶的过程. 利用平均原子体积、双体分布函数、键对分析和键序参数方法研究了微观局域结构随温度的变化关系. 研究发现：在50 K/ps冷却过程中,液态Pd923团簇在1000 K发生玻璃化转变,在100 K下形成非晶结构; 而在0.1 K/ps冷却过程中,液态Pd923团簇发生结晶,并最终形成六角密排（hcp）晶体结构。     

Ti75Al25合金微观结构演变的分子动力学模拟

本文利用分子动力学模拟方法, 研究了液态Ti75Al25合金在不同冷却条件下形成晶体及非晶的过程(Q1:1.0×1013 Ks-1, Q2: 1.0×1011 Ks-1). 利用平均原子体积、双体分布函数、键角分布函数、键对分析和Voronoi多面体方法研究了微观局域结构随温度的变化关系. 研究发现：在Q1冷却过程中,液态Ti75Al25合金在1000 K发生玻璃化转变,形成非晶结构; 而在Q2冷却过程中,液态Ti75Al25合金发生结晶,并最终形成hcp晶体结构。     

含左手材料的一维准周期光子晶体的透射特性研究

利用传输矩阵法,计算了含左手材料的一维准周期光子晶体的透射谱,并分析了其变化规律.结果表明:nR/ηL的比值对其透射谱影响较大,当比值为1时,透射率T恒为1,与N和△dR、△dL均无关;而当nR/ηL的比值在1.7～2.0之间、N=10时,透射谱的通带呈尖峰状,且通带中心在偶数倍频处有红移,通带峰值不变;而当nR/ηL的比值大于2.0时,在高频处的通带峰值变小,两介质的递增厚度△dR、△dL越大,nR越大,这种变化越明显,改变周期数N,对透射谱有较大的影响.     

Ti75Al25合金微观结构演变的分子动力学模拟

本文利用分子动力学模拟方法,研究了液态Ti₇₅Al₂₅合金在不同冷却条件下形成晶体及非晶的过程(Q1:1.0×10¹³K Ks^-1,Q2:1.0×10¹¹Ks^-1).利用平均原子体积、双体分布函数、键角分布函数、键对分析和Voronoi多面体方法研究了微观局域结构随温度的变化关系.研究发现:在Q1冷却过程中,液态Ti₇₅A1₂₅合金在1000 K发生玻璃化转变,形成非晶结构;而在Q2冷却过程中,液态Ti₇₅Al₂₅合金发生结晶,并最终形成hcp晶体结构.     

铁基软磁非晶/纳米晶合金研究进展及应用前景

非晶合金通常是将熔融的金属快速冷却、通过抑制结晶而获得的原子呈长程无序排列的金属材料.由于具有这种特殊结构,铁基软磁非晶合金具有各向同性特征、很小的结构关联尺寸和磁各向异性常数,因而具有很小的矫顽力H_c,但可和晶态材料一样具有高的饱和磁感强度B_s.优异的软磁性能促进了铁基软磁非晶合金的应用研究.目前,铁基软磁非晶/纳米晶合金带材已实现大规模工业化生产和应用,成为重要的高性能软磁材料.本文回顾了软磁非晶合金的发现和发展历程,结合成分、结构、工艺对铁基非晶/纳米晶合金软磁性能的影响,介绍了相关基础研究成果和工艺技术进步对铁基软磁非晶/纳米晶合金研发和工业化应用的重要贡献.并根据结构、性能特征将铁基软磁非晶合金研发与应用分为三个阶段,指出了目前铁基软磁非晶合金研发与应用中面临的挑战和发展方向.     

循环流动的高功率放电激励连续波CO_2激光器

放电激励、高速循环流动的对流冷却连续波CO2激光器,其输出功率已达1千瓦/米以上,远远超越了气体不流动的扩散冷却激光器70瓦/米的限制.这主要是气体流动的结果.本文分析气体流动的作用并对这类激光器的现状作一概述. 一、气体高速流动的作用 气体高速流动的作用可归纳为下列四个方面.1.使气体冷却 设放电区域垂直气流方向的截面为A,在气流方向上的宽度为△x,因放电造成△x两个端面上的气体温升为△T,放电输入功率为PE,激光器效率为η,则有其中Cp是气体的定压比热,ρ是气体密度,u是流速,v=A△x是放电区体积.从(1)式得 凸T一WAillL.(2) …     

金属Cu熔化结晶过程的分子动力学模拟

采用常温、常压分子动力学模拟技术,研究了在周期性边界条件下,由８６４个Ｃｕ原子构成的模型系统的熔化、结晶过程。原子间相互作用势采用ＥＡＭ势。模拟结果表明：在连续升温过程中,金属Ｃｕ在１５２０Ｋ熔化;以不同的冷速进行冷却,在较慢冷却条件下,液态Ｃｕ在１０１０Ｋ结晶;当冷速较快时,液态Ｃｕ形成非晶态。分析了升降温过程中熔体偶分布函数、原子体积、能量、ＭＳＤ随温度的变化特征。     

有限温度下核子-核子间的单η介子交换势

本文用有限温度量子场论的虚时格林函数法讨论η介子与核子相互作用耦合常数和单η介子交换势随温度的变化.我们发现,当温度k_BT上升到215MeV时,耦合常数变为零,核子-核子间的单η介子交换势消失.     

基于改进格子Boltzmann焓法模型的液滴凝固数值研究

为了研究不同冷壁面特性上液滴的结晶过程以及凝固速率的规律,利用通过加入对流换热和辐射换热项,使用固相体积分数修正流场的改进的焓-LB方法,使得模型模拟的结果更加精确.分析了液滴在6种不同的壁面特性下,凝固过程平均固相体积分数随时间的变化.分析了凝固后接触角及接触面积与半径的比值随亲疏水性不同的变化.结果表明:壁面的亲水性越好,液滴凝固成核后与壁面的接触角越小,接触面积与半径之间的比值越大;反之,壁面的疏水性越好,液滴凝固成核后与壁面的接触角越大,接触面积与半径之间的比值越小.在超疏水表面存在粗糙元间距较大时,凝固速率最慢,且与粗糙元的接触面积较小,有利于抑霜除霜.     

亚稳相的高压暴露

 很久以前,便有人指出,气态冷凝成固态时,要连续经历液相及各种高温相,才达到平衡结晶相。但是,液态及高温相往往需靠很大的冷却速度才能冻结下来,这在当时对绝大多数合金,是不可能的。近些年,随着超急冷等技术的进步,关于非晶等亚稳相得研究十分活跃。当超过一定临界冷却速度时,液态合金可固化为非晶态。虽然,亚稳结晶相较非晶应更容易冻结,但是,由于产生各种亚稳相所需的过冷条件各不相同,以及对冷却速度的选择不能是任意的,因此有时它们较非晶还难于形成。与液相凝固过程相似,非晶合金的晶化也服从构型最小重排原理,即在晶化完成之前,存在某些亚稳相变态阶段。但是,限于热力学上的不稳定性及动力学因素,在常压下这些亚稳相同样是难以发现的。作者根据对多种合金系的研究,提出高压暴露亚稳相的设想,并利用非晶等亚稳相的高压变态过程,将进行液态急冷时的速度控制方式,改为便于掌握的高压退火方式,来获得新亚稳相。本文对压力暴露亚稳相的原理和实践,加以论述。     

金属丝电阻应变管

金属导线在机械应变作用下发生电阻变化的现象称为应变/电阻效应。是开耳芬于1856年所发现的.电阴应变片的工作正是基于这种物理效应.一条长为L,初始电阻为Ro的金属丝.在力作用下长度变化若为△L,贝其电阻变化△R=Ro·G·(△L/L),式中△L/L=ε,称为应变,常用微应变(με)作单位;G为应变系数,大小因材料而异,一般金属材料,G=2.0.电阻应变片在力、应变和压力测试领域得到广泛应用. 本文所述金属丝电阻应变管是应变/电阻效应的新应用,它是将金属丝(或膜)制作在弹性簿壁管上,而不是象应变片那样制作在平面衬底上.在金属的或非金属的管子上…     

Belousov-Zhabotinsky反应体系中的波与稳定性

我们在Oregonator模型的基础上,取速率常数k₆、理想配比系数f及波数k为参变量,首先讨论了B-Z反应体系的稳定性,并得到了下列各量的表达式:空间周期结构的临界速率常数k₆^c、短波临界波数k_s^c与长波临界波数k_L^c,时空周期结构的临界速率常数k₆^c及临界波数k_c等。而后,我们给出了B-Z反应体系的临界频率λ_c,讨论了体系在临界状态附近的行为,并得到了触发波速度u_T及相位波速度u_P的表达式。本文的结论是,在一定条件下,不搅拌的B-Z反应体系能在临界状态附近呈现稳定的波群或者波包,触发波是均匀体系中的波包,相位波是有微小梯度的非均匀体系中的波包。u_T=2ηDk_c,D为HBrO₂的扩散系数,η为[H⁺]的缓变函数(在实验观测范围内,η≈0.1);u_P=v,v为相速度。 关键词：     

纯铝熔体微观结构演变及液固相关性研究…

对液态Ａｌ在不同冷速下的微观结构及其转变机制进行了分子动力学模拟,模拟采用紧束缚势,得到了不同温度、不同冷速下,Ａｌ的双体分布函数;采用ＨＡ键型指数法统计了各种小原子团在不同温度下所占比例,得到原子组态变化的重要信息．结果表明,在冷却速率较慢时,液态金属Ａｌ最终形成晶态,当冷却速率较快时,液态Ａｌ最终形成非晶态;液态金属中的键对是液态Ａｌ的基本构成单元,液态Ａｌ在形成晶体时,１４２１,１４２２键对起非常重要的作用;而１５５１,１５４１键对对非晶的形成有重要的影响 关键词：     

分子动力学模拟冷却速率对非晶合金结构与变形行为的影响

非晶合金因具有独特的无序结构、优异或独特的各种性能以及良好的应用前景,而受到专家学者的广泛关注.其中,制备过程中的冷却速率对非晶的结构与性能起着非常重要的调控作用.本文采用分子动力学的模拟方法,分别以4种冷却速率获得相同尺寸的Zr_(48)Cu_(45)Al_7三元非晶合金的制备态原子结构模型,并模拟了各制备态模型的压缩变形过程.在此基础上系统地研究冷却速率对非晶微观结构及其变形行为的影响.研究表明:在施加大冷却速率时,非晶合金保留更多高温液态的结构特征,如五次对称性低的团簇数量较多,原子堆积较为松散,自由体积含量更多,并存在更多的"类液区".上述大冷却速率所对应的结构特征导致了非晶发生变形时,屈服强度降低,表现出软化行为,同时降低了剪切带形成与发生局域化变形的概率,从而提高了非晶的塑性.     

液态五元Zr57Cu20Al10Ni8Ti5合金的微观结构演变与非晶形成机制

利用电磁悬浮无容器处理技术实现了液态五元Zr₅₇Cu₂₀Al₁₀Ni₈Ti₅合金的深过冷与快速凝固,同时通过分子动力学模拟计算揭示了非晶形成的微观机制.实验发现,凝固组织具有明显的核-壳结构特征,核区为非晶相,壳区主要由ZrCu, Zr₂Cu和Zr₈Cu₅晶体相组成.非晶体积分数随合金过冷度的升高逐渐增大,当达到实验最大过冷度300 K (0.26T_L)时,非晶体积分数增至81.3%.由此导出完全非晶凝固所需临界过冷度为334 K. TEM分析显示,过冷度增大并接近临界过冷度时,合金凝固组织中晶体相主要为Zr₈Cu₅相,而ZrCu和Zr₂Cu相的生长被抑制.在达到临界过冷度后,过冷液相的凝固路径由Zr₈Cu₅结晶生长转变为非晶凝固.此外,合金的晶体壳中存在少量的晶间非晶相,而非晶核中...