Al和Sn液态结构的温度变化特性

通过对Al和Sn的液态X射线衍射数据的分析，发现Al和Sn的液体结构随温度的变化都存在突变.Al的突变发生在1050—1250 ℃的温度区间内，Sn有两个突变点，一个在800℃左右，另一个在1200℃附近.随着温度的升高，两种液态金属的平均最近邻原子间离r₁都呈现减小的趋势.在短程尺度上Sn的液体结构类似于α-Sn的结构.对相关半径r_c的物理意义进行了探讨. 关键词：     

Sn-Bi合金熔体可逆液液结构转变的研究

本文采用直流四电极电阻法研究了Sn-Bi系合金熔体在连续几轮的升降温过程中电阻率随温度的变化规律.结果表明,Sn-Bi合金熔体在连续几轮的升降温过程都出现了电阻率随温度的异常变化.由于电阻率是结构敏感物理参数之一,电阻率随温度的异常变化间接表明合金熔体发生了温度诱导的液态结构转变,而且转变具有一定的可逆性.对比纯锡和纯铋的电阻率实验结果,可以认为结构转变的可逆性主要与合金中Sn的有关.     

以内耗技术探索Pb-Sn合金熔体的结构变化

以改进的低频扭摆内耗仪研究了液态PbSn合金连续升温过程的内耗行为.结果表明:合金在液相线以上500—800℃温区内出现内耗峰,其峰温不随频率变化,峰高与升温速率成正比,与振动频率成反比,这与固态相变内耗峰的特征相吻合;合金成分不同,内耗峰峰温不同;非共晶成分合金熔体的内耗曲线上出现次峰.这一现象揭示了PbSn合金熔体随温度可能发生结构转变.对PbSn合金进行差热分析,熔体出现的热效应峰与内耗峰的温区大体对应,进一步揭示熔体的内耗峰可能是由结构转变引起的. 关键词： 液态结构 内耗 Pb-Sn合金     

高温金属熔体黏度突变探索

高温金属熔体的黏度是衡量液态金属动力学性质的一个重要指标,是高温金属熔体的基本物理性能之一.熔体的黏度在表征脆性系数、金属玻璃形成能力的大小和液-液相变现象方面起关键性作用.本文在介绍高温金属熔体黏度测量方法的基础上,综合评述了单质、二元和多元合金黏度随温度的变化规律和黏度突变特征,分析了黏度突变研究的物理意义,并指出高温金属熔体黏度今后研究的发展方向。     

熔体初始温度对液态金属Ni凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

采用量子 Sutton-Chen多体势, 对熔体初始温度热历史条件对液态金属Ni快速凝固过程中微观结构演变的影响进行了分子动力学模拟研究. 采用双体分布函数g(r)曲线、键型指数法、原子团类型指数法和三维可视化等分析方法对凝固过程中微观结构的演变进行了分析. 结果表明: 熔体初始温度对凝固微结构有显著影响, 但在液态和过冷态时的影响并不明显, 只有在结晶转变温度T_c附近才开始充分显现出来. 体系在1×10¹² K/s的冷速下, 最终均形成以1421和1422键型或面心立方(12 0 0 0 12 0)与六角密集(12 0 0 0 6 6) 基本原子团为主的晶态结构. 末态时, 不同初始温度体系中的主要键型和团簇的数目有很大的变化范围, 且与熔体初始温度的高低呈非线性变化关系. 然而, 体系能量随初始温度呈线性变化关系, 初始温度越高, 末态能量越低, 其晶化程度越高. 通过三维可视化分析进一步发现, 在初始温度较高的体系中, 同类团簇结构的原子出现明显的分层聚集现象, 随着初始温度的下降, 这种分层现象将被弥散开去. 可视化分析将更有助于对凝固过程中微观结构演变进行更为深入的研究. 关键词： 液态金属Ni 熔体初始温度 微观结构 分子动力学模拟     

液态结构与性质关系Ⅱ——Mg-9Al熔体的运动黏度及与熔体微观结构的关系

采用坩埚扭摆振动法测量Mg-9Al熔体的运动黏度,得到890—1190 K温区内高精度的黏度-温度关系曲线ν(T),发现升温过程中黏度随温度升高发生异常变化,当温度升高至1000—1075 K时,黏度由快速增大转变为逐渐减小,即发生转折变化;在随后的降温和第二次升温过程中,黏度随温度变化呈指数规律单调递增(减),符合Arrhenius方程式.在实验研究基础上,采用剩余键结构模型和"平均原子集团"演变行为的计算模型讨论Mg-9Al熔体的黏度与微观结构之间的相关性,结果表明:类关键词： 合金熔体 结构与黏度相关性 剩余键结构 平均原子集团模型     

熔体初始温度对液态金属Na凝固过程中微观结构影响的模拟研究

采用分子动力学方法对熔体初始温度热历史条件对液态金属Na凝固过程中微观结构的影响，进行了模拟研究，并采用双体分布函数g(r)曲线、键型指数法和原子团类型指数法对凝固过程中的微观结构进行了分析.结果表明：液态金属Na在不同熔体初始温度条件下以1×10¹¹K/s冷速凝固时，均形成晶化结构，其中1661和1441键型或体心立方基本原子团(14 6 0 8)在凝固过程中对微观结构的转变起决定性作用.同时发现：熔体初始温度对凝固微结构有显著影响，而对液态和过冷态的微观结构影响并不明显，只有在晶化起始温度T_c附近才充分地展现出来.不同熔体初始温度对凝固结构的晶化程度有不同的影响，虽其影响程度是随着熔体初始温度的下降呈非线性变化关系的，但仍表明是可以通过改变熔体初始温度来加以控制的.原子团类型指数法(比键型指数法)更进一步表征了晶化体系中原子团的结构特征，将有利于对液态金属凝固过程中微观结构的转变机理进行更为深入的研究.     

AuCu3熔体快速冷却过程中的键对与多面体

利用分子动力学模拟技术研究了由周期性边界条件控制的375个铜原子、125个金原子组成的金属间化合物AuCu3熔体的快速冷凝过程.利用双体分布函数、键对分析技术、多面体等方法详细考察了快速凝固条件下AuCu3中微观组团随温度的演化特点.结果表明,降温至700K左右时双体分布函数第二峰发生劈裂,液态AuCu3金属中产生了非晶态,非晶转变温度约为680K;AuCu3在向非晶转变的过程中,其微观结构组态具有选择性,其中缺陷多面体随温度变化最为剧烈,而hcp与fcc结构对温度不敏感.     

液态结构与性质关系Ⅲ——剩余键理论模型

利用剩余键的思想, 通过数学推导, 建立定量描述金属熔体结构与黏度关系的物理模型, 提出黏度的微观结构变化特性为熔体剩余键结构尺寸d的演变; 应用建立的模型理论计算液相线以上一定温区镁熔体和铝熔体的运动黏度, 得到函数关系式分别为v_Mg=3.17×10^-7+3.04×10^-7· d和v_Al=1.65×10^-7+1.05×10^-7·d, 这与采用坩埚扭摆振动法的实验测量结果相符合. 该模型从化学结合键角度揭 示了金属熔体的结构微观不均匀性及其黏度的微观物理本质, 为金属熔体黏度的理论计算提供了一种新的途径. 这对于深入认识液态金属的微观结构及其与宏观物性之间的关系具有重要意义.     

Cu3Au熔体快速冷却过程微观结构演化的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟技术研究了金属间化合物Cu3Au熔体的双体分布函数g(r)在快速凝固条件下随温度的变化情况,结果表明,Cu3Au降温至700K时第二峰已发生劈裂,液态金属中已经产生了非晶态;用键对分析技术详细考察了Cu3Au中微观组团随温度的演化特点,液体中的键对数及多面体数与温度的关系都表明,Cu3Au在向非晶转变的过程中,的确发生了微观结构组态的变化,其中以液体中的缺陷多面体随温度变化最为剧烈.非晶不是过冷液态的"冻结".     

Schallgeschwindigkeitsmessungen in Schmelzen aus den Systemen Al−Mg,Al−Sn,Mg−Sn und Fe−C

The concentration dependency of sound velocity was measured in molten alloys of the three systems Al–Mg, Al–Sn, and Mg–Sn in the temperature region between liquidus and 1000°C. Furthermore it was measured in molten alloys of the system Fe–C in the temperature range between liquidus temperatureT _L andT _L+150°C. From the velocities the compressibilities were calculated, whose concentration dependency revealed changes in the structure of the melts.The structure of the three systems Al–Mg, Al–Sn, and Mg–Sn in the molten state was already investigated by X-Ray diffraction. These results were compared with the results of velocity measurements. Inhomogeneities in the melts yield increased values of compressibility compared with the values to be expected for statistical distribution of the atoms. This result was used for the discussion of the structure of molten Fe-C-alloys:The conclusion can be drawn, that within the melts of the system Fe–C above 3^w/0 C inhomogeneities are existent.From the values of sound velocity in the molten elements the temperature dependency of the structure factorsI(0) was calculated and compared with experimental values.

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Teil der Dissertation von U. Maier, Universität Stuttgart, 1972.     

液氮冷却条件下激光快速熔凝Ni-28 wt%Sn合金组织演变

研究了在液氮冷却条件下激光快速熔凝Ni-28 wt%Sn亚共晶合金的组织演化过程. 结果显示, 熔池从上至下可以分为三个区域: 表层为平行激光扫描方向的α-Ni转向枝晶区; 中部为近乎垂直于熔池底部外延生长的α-Ni柱状晶区; 底部为少量的残留α-Ni初生相和大量的枝晶间(α-Ni+Ni₃Sn) 共晶组织. 激光熔凝区组织受原始基材组织的影响很大, 熔池中的α-Ni枝晶生长方向受到了热流方向和枝晶择优取向的双重影响. 与基材中存在的层片状、棒状和少量离异(α-Ni+Ni₃Sn)共晶的混合组织相比, 熔池内的共晶组织皆为细小的规则(α-Ni+Ni₃Sn)层片状共晶, 皆垂直于熔池底部外延生长, 并且从熔池顶部至底部, 共晶层片间距逐渐增大. 分别应用描述快速枝晶生长的Kurz-Giovanola-Trivedi 模型和描述快速共晶生长的Trivedi-Magnin-Kurz模型对熔池表层凝固界面前沿的过冷度进行估算, 发现熔池表层α-Ni 枝晶和(α-Ni+Ni₃Sn)层片共晶的生长过冷度在50.4-112.5 K 之间, 远大于相应深过冷凝固(α-Ni+Ni₃Sn) 反常共晶生长的临界过冷度20 K, 这说明文献报道的临界过冷度并不是反常共晶出现的充分条件.     

纳米复合永磁Pr9Fe74Co12B5Snx(x=0, 0.5)的磁化行为与磁黏滞性

用熔体快淬法制备了纳米复合永磁样品Pr₉Fe₇₄Co₁₂B₅ 与Pr₉Fe₇₄Co₁₂B₅Sn_0.5，分析了样品的起始磁化、反磁化过程，测得样品的总磁化率、可逆磁化率以及样品的磁黏滞性.结果表明，两样品在室温下均表现为单一硬磁相磁化行为，在低温下表现为双相行为，且由于添加Sn后使晶粒均匀化从而导致样品低温下的双相行为更加明显.添加Sn后引起样品中软磁相含量和软磁相晶粒尺寸的增加，使磁化反转中可逆磁化部分增多，且使反磁化形核场降低.磁黏滞性研究表明，热激活体积与软磁相晶粒的大小有关. 关键词： 纳米复合永磁 磁化反转 磁粘滞     

激光立体成形中熔池凝固微观组织的元胞自动机模拟

本文通过采用自适应网格技术, 将激光立体成形的宏观温度场模型和凝固微观组织的低网格各向异性元胞自动机模型(cellular automaton, CA)结合, 建立了适用于激光立体成形的集成数值模型. 模型包括基材的温度场分布, 熔池形貌和熔凝过程的凝固微观组织. 模拟了激光扫描速度为15 mm/s时, 激光作用在Fe-C单晶基材上形成熔池的形状以及熔池内凝固微观组织. 计算结果揭示了熔池内固液界面从平界面失稳到胞\枝晶的非稳态凝固过程, 并得到了平界面组织形成的白亮带. 白亮带上方形成了外延生长的枝晶列.     

Numerical simulation of temperature distribution and TiC growth kinetics for high power laser clad TiC/NiCrBSiC composite coatings

A three dimensional model was proposed to simulate high power laser clad TiC/NiCrBSiC composite coatings on Ti6Al4V alloys. The temperature distribution, temperature curves on different nodes, three dimensional shape and size of TiC melting region, molten pool and heat affected zone (HAZ) of the substrate were obtained. To have a clear physical insight into the phase transformation and microstructure evolution in the coatings during laser cladding process, a theoretical kinetic analysis was performed to elucidate the nucleation, growth velocity, and size of TiC particles on the basis of simulated temperature curves of the molten pool. A good quality TiC/NiCrBSiC composite coating with low dilution rate and excellent metallurgical bond was fabricated under optimal processing parameters using powder mixture of TiC and NiCrBSiC as clad material and cuboid of Ti6Al4V alloys as substrate. To validate the reliability of the proposed model, the theoretical results were compared with the microstructure of the coatings. It shows that these theoretical results are in excellent agreement with the experiment cases.     

Temperature distribution and its influence on microstructure of Mg–3Sn–1Mn alloy during rheo-rolling process

In this paper, an innovative semisolid rheo-rolling process of Mg–3Sn–1Mn alloy was proposed; the temperature distribution and its influence on microstructure of Mg–3Sn–1Mn alloy during the semisolid rheo-rolling process were studied. The alloy temperature decreased gradually from the entrance to the exit of the slope plate, and the alloy velocity increased gradually. The temperature of the alloy near the slope plate surface was lower than that of melt surface. The alloy temperature decreased gradually from the entrance to the exit of the roll gap. In the roll gap, the nearer the roll was, the lower the alloy temperature was. With the increment of casting temperature, the semisolid zone increased and moved forward from the filling mouth to the exit of the roll gap. When the casting temperature was 670°C and the roll speed was 0.052?m/s, Mg–3Sn–1Mn alloy strip with good surface quality was obtained. Homogeneous microstructure was obtained. Mechanical properties of the present product at room temperature or 150°C are higher than that of Mg–3Sn–1Mn–0.87Ce prepared by casting.     

Heusler合金Mn50–xCrxNi42Sn8的相变、磁性与交换偏置效应

研究了Mn50–xCrxNi42Sn8 (x=0, 0.4, 0.6, 0.8)多晶样品的相变、磁性和交换偏置效应.结果表明,该系列合金在室温下都具有非调制的四方马氏体结构.马氏体逆相变温度随Cr含量增加而逐渐降低. 20 k Oe磁场下的M-T曲线表明,该系列合金的磁性比较弱.两相之间的磁性差最大为△M=7.61 emu/g.磁性的变化主要与Mn-Mn间距的变化以及Ni(A位)-Mn(D位)间杂化作用的强弱有关.在低温下,马氏体相的磁性随着Cr含量增加而增强.在500 Oe的外加磁场作用下,从室温冷却到5 K,在Mn50Ni42Sn8合金中观察到高达2624 Oe的交换偏置场.随着Cr含量的增加,交换偏置场逐渐减小.当Cr含量x=0.8时,随着冷却场的增加, 5 K时的交换偏置场先迅速增加然后逐渐减小.当冷却场为500 Oe时,交换偏置场最大.这主要归因于自旋玻璃态与反铁磁性区域的界面交换耦合作用的变化.     

Characteristics and heat treatment of cold-sprayed Al-Sn binary alloy coatings

In this study, Al-Sn binary alloy coatings were prepared with Al-5 wt.% Sn (Al-5Sn) and Al-10 wt.% Sn (Al-10Sn) gas atomized powders by low pressure and high pressure cold spray process. The microstructure and microhardness of the coatings were characterized. To understand the coarsening of tin in the coating, the as-sprayed coatings were annealed at 150, 200, 250 and 300 °C for 1 h, respectively. The effect of annealing on microstructure and the bond strength of the coatings were investigated. The results show that Al-5Sn coating can be deposited by high pressure cold spray with nitrogen while Al-10Sn can only be deposited by low pressure cold spray with helium gas. Both Al-5Sn and Al-10Sn coatings present dense structures. The fraction of Sn in as-sprayed coatings is consistent with that in feed stock powders. The coarsening and/or migration of Sn phase in the coatings were observed when the annealing temperature exceeds 200 °C. Furthermore, the microhardness of the coatings decreased significantly at the annealing temperature of 250 °C. EDXA analysis shows that the heat treatment has no significant effect on fraction of Sn phase in Al-5Sn coatings. Bonding strength of as-sprayed Al-10Sn coating is slightly higher than that of Al-5Sn coating. Annealing at 200 °C can increase the bonding strength of Al-5Sn coatings.     

新型低熔点熔盐黏度的实验研究

熔盐因其具有广泛的使用温度范围,低蒸气压,大热容量,低黏度,良好的稳定性,低成本等诸多特性已成为聚光太阳能热发电中颇有潜力的传热蓄热介质。准确的熔盐热物性对于太阳能发电过程中介质的传热蓄热性能有重要影响。其中熔盐黏度作为重要的热物性之一,对于提高传热效率和降低流动阻力具有决定作用。本文利用研制的高温黏度测量仪对水和HITEC盐的黏度温度特性进行了实验研究,实验结果与文献数据具有较好的一致性,证明了该高温熔盐黏度仪的可靠性。为了降低混合熔盐的熔点,改进其热物性能,本文对Solar Salt进行改性研究,得到两种新型低熔点混合熔盐,并测定得到了黏度温度特性曲线。结果表明,改性后的高温熔融盐黏度有所降低,有利于降低太阳能热发电熔盐传热管路系统的阻力和成本。     

Crystallization of highest manganese silicide MnSi<Subscript>1.71–1.75</Subscript> from tin-lead solution-melt

A new version of controlled synthesis of single-crystal and textured highest manganese silicide (HMS) MnSi_1.71–1.75 is considered. This thermoelectric crystallizes on the surface of molten metals (Sn, Pb), which forms a floating lens. Such a configuration produces a narrow oriented zone with a sharp temperature gradient (zone melting). Simultaneously, Sn and Pb serve as solvents, as a result of which HMS partially recrystallizes in the form of microcrystallites in the bulk of HMS-Sn or HMS-Pb solution-melt.