Ce_(80)Cu_(20)合金熔体中原子自扩散与互扩散

扩散系数是描述液态金属动力学性质的关键物理量,也是金属材料设计与成型的必要参数.本文利用滑动剪切技术和中子散射技术分别测量了Ce80Cu20合金熔体互扩散系数和Cu原子的自扩散系数,两种扩散系数随温度的变化在所研究的温度范围均符合经典的Arrhenius关系.互扩散系数激活能与Cu原子自扩散系数激活能非常接近,互扩散系数绝对值大约是Cu自扩散系数的1.5倍.根据吉布斯自由能数据,本文还计算了该合金熔体互扩散的热力学驱动力(即热力学因子).结合计算的热力学因子以及经典的描述自扩散和互扩散关系的Darken方程,本文讨论了Ce80Cu20合金熔体中自扩散系数和互扩散系数之间的关系.     

一种新的滑动剪切技术测量Al-Cu合金的互扩散系数

液态金属扩散系数是液态金属最重要物理参量之一,也是金属材料设计与工业生产应用的必要参数.本文建立了一种新的测量液态金属互扩散系数的技术——滑动剪切技术,该技术避免了传统长管测量技术中升温过程的影响,能够显著地提高测量互扩散系数的精度.利用该技术测量了1023 K时Al70Cu30-Al90Cu10扩散偶的扩散系数,发现扩散系数在所研究的成分范围内呈现出有规律的成分依赖趋势.该结果为理解扩散的微观机制和其结构依赖关系提供了新的证据.     

脉冲电磁场在金属熔体中的电磁效应及其应用

人类社会的发展对金属材料的质量提出了更高的要求,洁净化和均质化成为金属制品质量的共同追求目标.物理科学与技术的发展为材料制备技术的进步提供了新的机遇.脉冲电流和脉冲磁场由于瞬时能量高且线路负荷小,近年来在金属制备中的应用受到普遍关注.首先介绍了脉冲电流和脉冲磁场在金属熔体中的电磁效应,然后重点介绍了电流、磁场、电磁力在金属熔体中的分布以及脉冲电磁场对熔体流动的影响,最后简要介绍了脉冲电磁场在金属洁净化和细晶化方面的研究与工业应用.     

Cu-Sn合金熔体的结构变化

利用高温熔体黏度仪和自主研制的液态金属磁化率测量仪测量了Cu₆₅Sn₃₅合金熔体的黏度、磁化率随温度的变化规律. 结果表明, 黏度和磁化率随温度的变化曲线均存在不连续点. 经过高温X射线衍射仪研究熔体结构, 发现在物性突变温度处合金熔体的相关半径、配位数也存在明显的变化, 这说明熔体的微观结构存在变化. 经分析认为在突变温度出现了类Cu₆Sn₅相的金属间化合物结构, 从而造成了结构的突变.     

液态金属粘滞性的研究进展

粘滞性是液态金属的重要物性之一,研究液态金属粘滞性不仅对揭示粘滞性的物理机制具有理论意义,而且对材料制备具有重要的实际意义.目前国内外许多学者致力于这一研究领域并已取得了一定进展.列举了测量液态金属粘度的实验方法,讨论了影响粘度测量准确性的几个因素,阐述了粘度与液态金属结构及其它几种物性的关系,并介绍了计算机模拟技术中的蒙特卡罗(MonteCarlo)方法和分子动力学(MolecularDynamics)方法在研究液态金属粘滞性方面的应用.     

匀晶系Sb_(95)Bi_5合金熔体的液态结构变化规律与机理研究

利用液态金属X射线衍射仪和液态金属电阻率测量设备,分析了不同温度下Sb95Bi5合金的熔体结构、团簇相关半径以及Sb95Bi5合金熔体在降温过程中电阻率随温度的变化规律。实验结果表明,Sb95Bi5合金熔体的原子团簇相关半径在700~675℃之间发生了明显的变化,电阻率温度系数在698℃也发生了相应的变化,表明合金熔体在该温度范围内发生了液态结构的变化,这是由于该熔体中原子团簇在降温过程中发生Peierls形变所致。     

硅酸盐熔体电导率实验研究及其对地球内部熔融的启示

由于硅酸盐熔体的电导率比固相矿物显著提高,地球内部的熔融区域(如岩浆房)在大地电磁测深获得的电性结构中表现出电导率异常.为了制约这些区域的物理化学条件(如熔体比例和熔体的水含量),迫切需要不同成分硅酸盐熔体在各种温度、压力和水含量条件下的电导率测量数据.本文总结了硅酸盐熔体电导率实验研究的进展,指出Na离子和水的含量是影响熔体电导率的关键因素,并以大洋软流圈低速带和长白山天池火山岩浆房为例介绍了实验结果的应用.未来潜在的前沿研究方向包括测量超临界流体(可视为一种高度富水的特殊硅酸盐熔体)的电导率,以及利用电导率突变确定岩石的熔融温度.     

DSC法研究Ge熔体的过冷及凝固

将DSC技术与助熔剂(B₂O₃)处理技术相结合, 实现并准确测量了Ge熔体的过冷现象. 利用该方法, 实验得到Ge熔体的最大过冷度为190 K. 在实验冷却速率范围内(5~40 K/min), 冷却速度越大, 过冷度越大. 在冷却速率一定的情况下, 所达到的过冷度随熔体过热度的增大而增大, 并逐步趋向于常数. 研究了过冷Ge熔体的凝固现象, 分析了Ge熔体的非等温结晶过程, 冷却速率越大, 则试样完全结晶所需时间越短.     

熔盐电解技术在冶金中的应用

介绍了离子熔体电解技术在金属钛、镍、铝、铅的制取与精炼中的研究状况,展望了其应用前景.     

金属熔体的结构与性质Ⅲ——运动黏度与原子集团尺寸的关系

采用坩埚扭摆振动法测量铝熔体的运动黏度,获得935～1383K温度区间的黏度-温度关系曲线v(T);利用液态结构中原子集团演变行为的计算模型,得到该温度区间的原子集团尺寸-温度关系曲线d(T),计算结果与实验值基本吻合;通过数据分析发现,铝熔体黏度与原子集团尺寸均为温度的单值函数,两者之间存在线性的函数关系v(d),即v=v0+K·d(T),该关系间接验证了金属熔体结构信息的计算模型.对于深入研究金属熔体微观结构与宏观物性之间关系具有重要科学意义.     

利用激光测量气体微小扩散量的研究

在油压系统中,存在于工作液体中的气泡、压力的变化特别是突然的变化等有时会导致系统不能继续正常地运转,甚至产生破坏.气体与液体之间的扩散是使得液体中的气泡生长及压力变化的主要物理现象.因此有必要研究气体—液体之间的扩散特性.提出了一种使用激光干涉法和U型管相结合,对气体体积的非常微小的变化进行测量的方法.对于气体—液体,气体—液体—橡胶组成的体系的扩散量分别进行了测量.为了验证此种方法的精确程度,推导出了从理论上计算气体扩散的计算方法.测量结果与计算值都能很好地吻合.实验结果上验证了橡胶层的存在对气体的扩散量将会产生一定的影响.     

异种材料扩散连接界面强度分析

本文针对Ａ３＋ＬＹ１２、Ａ３＋Ｃｕ、Ａ３＋Ａ３几种材料组合进行了扩散连接接头的界面剪切强度试验分析;建立了异种材料扩散连接接头残余应力分析模型;讨论了残余应力分布对所选材料组合接头界面剪切强度的影响。结果表明,残余应力对界面剪切强度有显著影响,根据该模型得出的计算结果和实验测试结果吻合程度良好。     

Effects of diffusion time and diffusion gradient strength on the mean diffusivity of water molecules in healthy human brain

Diffusion time and diffusion gradient strength are two important parameters of pulsed gradient spin echo (PGSE) that is the most commonly used method in diffusion-weighted magnetic resonance imaging. However, the effects of the diffusion time on the mean diffusivity (MD) in previous studies are controversial. In this study, a new experimental protocol was designed to evaluate the effects of the two parameters on the results of PGSE. It was found that MD decreased significantly with the increased diffusion time or increased diffusion gradient strength, which cannot be explained by the previous theories. Through theoretical analysis, we found the flaw in the pulsed gradient spin echo (PGSE) method, which is the explanation for the controversial results of diffusion time obtained by others.     

管内强制流动结霜研究

以蒸汽分子扩散模型为基础，建立了预测霜层生长过程的数学模型，并建立了以液氮为冷媒的管内强制流动结霜实验台。由数值计算预测的结霜参数如霜层厚度等与实验数据符合较好。     

氨基酸在水溶液中扩散系数的测量

氨基酸的分离及加工过程经常会涉及到扩散问题,但相关的实验数据还远远不能满足需要,因此实验测定氨基酸的扩散系数具有十分重要的意义．利用实时激光全息干涉法对氨基酸在水溶液中的扩散进行了研究,在对实验装置可靠性验证的基础上,测定了L-异亮氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸和L-精氨酸在298．15 K水溶液中的液相扩散系数,并分析了分子结构和溶液浓度对氨基酸扩散系数的影响．研究结果为优化氨基酸的分离及加工处理过程提供了一些实验依据．     

异质结构液相外延中杂质的扩散行为

本文导出了异质结构液相外延中杂质扩散分布函数的一般形式,指出扩散PN结位置存在“退缩”效应,讨论了外延生长参数对PN结位置的影响,并与Zn在InGaAsP/InP液相外延中扩散PN结位置的实验结果做了比较。     

实时激光全息干涉法测量液相扩散系数

为研究液相扩散的作用，介绍了一种测量液相扩散系数的激光实时全息干涉系统，利用该系统实时记录液液两相传质的浓度场分布全息图，得到清晰表征浓度场分布的实时全息干涉条纹图；利用全息干涉原理及相应的数学关系处理干涉条纹，得到液相扩散系数，作者首先用已有文献值的KCl水溶液在298．15K下的扩散系数，验证了实验系统的可靠性，在此基础上，进一步测量了坑坏血酸水溶液在298．15K下的液相扩散系数，也进行了测量方法的误差分析,该方法为建立新的液液传质理论提供一定的实验依据，且有利于从微观角度认识液液界面和传质特性。     

井巷紊流扩散与弥散的实验研究

根据紊流扩散理论提出了计算井巷紊流传质过程中径向紊流扩散系数和纵向弥散系数的方法,该法使得这一难以进行实验研究的问题有可能进行实验研究,而且适用于其他几何形状不规则的空间和明渠的紊流传质,用此法实验,结果证明了作者给出的井巷紊流传质的径向紊流扩散系数和纵向弥散系数的理论模式和扩散效应是弥散效应千分之一的预想。     

分形扩散的渗滤模型

多孔介质系统在多个尺度上具有复杂的非均质结构 ,多孔介质中的扩散过程要比体相中的扩散过程复杂得多 ,且表现出许多奇异的特点。以渗滤网络作为多孔介质的理论模型 ,建立了分形多孔介质中扩散和弥散过程的离散模型。分析了奇异扩散的机理 ,在此基础上建立了奇异扩散和弥散的幂律关系。应用扩散的离散网络 ,建立了广义扩散方程 ,推导了多孔介质的等效介质理论 ,得到了扩散系数的微观解释 ,为扩散过程的模拟提供了理论依据。