Al-18%Si合金凝固组织与熔体状态的相关性

本文以直流四电极法探索了Al-18%Si合金在升温过程中熔体的电阻率-温度（-ρT）关系,根据在800~950℃及950~1050℃区间-ρT的异常行为分析认为,后者对应液-液结构转变,其间原先的Si原子团簇被打破,原子重新排列形成新的细小团簇,液体结构更加均匀,而前者则为预转变。依据上述信息采取不同温度分别进行熔体过热处理来探索其凝固组织的差别,结果发现,相对于常规熔炼温度,在高于熔体结构转变温度（1150℃）进行熔体过热处理,初晶硅明显细化,而在预转变状态进行熔体过热处理并不能明显改变凝固行为和组织。     

Sb及Sb-Bi合金在冷却过程中电阻率与结构的变化

通过DSC测试确定了Sb和Sb-Bi合金实现过冷的能力,并且发现放热量随着Sb含量的增加而增加.电阻率的测量结果显示,在冷却过程中,Sb及Sb-Bi合金的电阻率都经历了几次突变,其中Sb及Sb90Bi10处于过冷态时电阻率出现回升现象,并且冷却过程中的温度突变与电阻率突变同时发生.经分析认为,放热量的不同是由于金属释放潜热的能力不同造成的;电阻率出现突变与Sb的斜方六面体结构中的Peicrls畸变及原子团尺寸变化有关;温度突变与电阻率突变相对应说明凝固过程中的结构转变对电阻率有一定的影响.     

强冷条件下Sn-30Sb合金熔体结构改变对凝固的影响

结合强制冷却方法研究了 Sn-30Sb合金在温度诱导液相结构转变前后熔体的凝固行为及其组织的变化.结果表明,在液相结构转变后保温处理的熔体,相对于在液相结构转变前保温时,其凝固时所需过冷度增大,SnSb化合物明显细化,分布弥散化.分析认为,由于在升温至876～1 135 ℃范围时熔体液相结构发生转变,导致熔体中类固型原子团簇被大量打破,熔体结构趋于均匀和无序,抑制了初生相的形核、生长,进而有利于包晶转变的进行,使得凝固组织变化明显.     

Bi-20%Sb合金不同熔体状态下的凝固行为及组织

前期研究发现,升温过程中Bi-20%Sb合金熔体在829～1107℃区间存在不可逆的电阻率温度异常行为。据此,分别选取700℃和900℃进行等温电阻率试验,在700℃保温电阻率随时间无变化,而在900℃保温过程中电阻率在37～54min发生了明显降低,揭示熔体结构状态发生了改变。根据这一结果进行凝固试验,发现在相同的冷却条件下经历过熔体结构转变试样的冷却速度较慢,凝固组织明显细化;两种熔体状态下的过冷度与冷却速率分别满足分段线性关系;两种熔体状态下单位面积晶粒数和冷却速率均满足良好的线性关系。凝固过冷度增加,是因为合金熔体在结构转变后原子团簇变得更加细小均匀,需要降到更低温度时才可以发生形核。冷却速度变慢,是因为热导率随着混乱度的增加而减小,经历过熔体结构转变的熔体在降温的过程中热导率减小。     

Bi-20.5Te合金熔体结构转变及其对凝固的影响

通过对Bi-20．5Te合金熔体电阻率随温度变化的研究，发现合金熔体在642℃时存在着液一液结构转变。分析Bi-Te合金熔体在不同成分和不同温度的原子结合规律，认为这种结构转变是由于熔体中的原子团簇变化引起的。将Bi-20．5Te合金分别在熔体结构转变前温度（600℃）、结构转变后温度（700℃）的范围内熔炼、保温，测定相应的凝固曲线，并观察凝固组织。结果表明，相对于在结构转变前保温处理的熔体，将合金在700℃保温处理后，凝固时所需过冷度增大，释放凝固潜热更加剧烈，并且凝固组织显著细化。产生这种现象的原因是由于熔体结构内的Bi—Bi同类原子团簇，以及具有共价结合的Bi—Te原子团簇在高温下被打破，熔体趋向均匀，对凝固过程中的原子扩散造成影响，进而影响合金的凝固行为及组织。     

Sn-6Bi合金熔体结构转变对凝固组织的影响

通过研究Sn-6Bi合金熔体电阻率随温度的变化规律,发现在不同的温度区间合金发生了两种不同类型的液液结构转变,即高温阶段(890～1095℃)不可逆转变和低温阶段(645℃)的可逆液液结构转变。分析认为可逆的液液结构转变是由四面体结构的Sn-Sn共价键团簇的打破和重聚引起的,而不可逆液液结构转变是由(Bi)n原子集团、亚稳态的Sn原子团簇引起的。根据这一结果进行凝固试验,发现当熔体经历过温度诱导结构转变后会使凝固过冷度增大,凝固时间延长,凝固过程中释放的凝固潜热略微减少,凝固组织明显细化。     

熔体状态与冷速对Pb-Sb90合金初生相生长形貌的综合作用

首先探索了Pb-90％Sb合金熔体升、降温过程电阻率-温度行为,其结果提示升温过程在861 ～ 1100℃区间发生不可逆熔体结构转变;进而探讨了不同凝固条件下熔体状态与冷速对其初生相(Sb固溶体)结晶形貌的综合作用.结果表明:凝固过程冷速较慢时,转变前、后两种不同状态熔体凝固后,初生相形貌均为小平面生长特征的棱角分明多面体.随着冷却速度的提高,初生相的棱角被钝化,且树枝晶比例逐渐增多;另一方面,结构转变后的熔体状态增强了初生相形貌发生改变的这一效果.当冷速增至一定程度,转变后结构状态的熔体凝固初生相形貌完全转化为非小平面生长特征,棱角分明的多面体已不复存在.     

二元SnZn合金的电阻随温度变化的特性

采用直流四电极法研究了常压下Sn-Zn合金系的电阻率随温度连续升温的变化规律。结果表明:合金Sn-Zn5、Sn-Zn8.8、Sn-Zn20、Sn-Zn30、Sn-Zn40、Sn-Zn50和Sn-Zn70分别在970、1 008、957、950、948、926和873℃处发生了电阻率的突变现象。对合金的进一步分析表明,Sn-Zn熔体电阻率在高温时的突变是由Zn在Sn-Zn熔体中大量汽化造成的,即在此处发生了液气结构转变;Sn-Zn合金在完全熔化至发生液气结构转变的连续升温过程中,合金中并不存在某种液液结构的转变,且液液结构转变并非存在于在所有二元合金系中。     

Ga-Sb合金熔体的黏滞行为

利用熔体黏度仪系统研究了不同成分Ga-Sb熔体的黏度变化规律。结果表明,Ga-Sb熔体的黏度总体趋势是随温度的降低而增大,黏度变化曲线基本呈指数变化。其中Ga36.5Sb63.5熔体黏度随温度的变化在830℃左右出现突变,将黏度曲线分成低温区和高温区两部分。根据该熔体结构变化的特点,对有关试验结果进行了分析讨论。     

分子动力学模拟铜纳米团簇的结构稳定性

利用分子动力学研究了原子数为13～1 055的铜纳米团簇.结果表明:随着尺寸的减小,铜纳米团簇的结构发生晶体→非晶→晶体→非晶→晶体→非晶的转变.团簇平均原子结合能随着尺寸的减小而减小,且只依赖于短程有序,这说明了团簇平均原子结合能一般不能够作为非晶与密堆结构晶体转变的判据.平均原子间距不但依赖于团簇的尺寸,且对团簇结构的变化敏感,可以作为非晶与密堆结构晶体转变的一个判据.对偶分布函数的研究表明,大尺寸团簇的内部和表层原子结构都表现出晶格收缩效应,且不同于相应块体晶格,这表明了目前文献中关于团簇的块体加表面模型与壳核模型都有待改进.     

Rheology Feature of Simple Metal Melt

The rheology feature of Sb, Bi melt and alloys was studied using coaxial cylinder high-temperature viscometer. The results showed that the curve of torsion-rotational speed for Sb melt presents a linear relation in all measured temperature ranges, whereas for the Bi melt, the curve presents obvious non-Newtonian feature within the low temperature range and at relative high shear stress. The rheology feature of Sb80Bi20 and Sb20Bi80 alloy melts was well correlated with that of Sb and Bi, respectively. It is considered that the rheology behavior of Sb melt plays a crucial role in Sb80Bi20 alloy and that of Bi melt plays a crucial role in Sb20Bi80 alloy.     

简单熔体粘滞系数的普适性标度关系

运用分子动力学方法，对一系列简单熔体（包括Ag，Al，Au，Co，Cu，Mg，Ni，Pb，Pd，Pt，Rh和Si）的粘滞系数和过剩熵之间的标度关系进行了深入的研究．计算结果证实了Rosenfeld的粘滞系数标度关系，应用Dzugutov的方法定义了一个新的约化粘滞系数，并根据大量的模拟数据拟合出了一个新的粘滞系数标度关系．分析了在简单熔体中存在粘滞系数与过剩熵普适标度关系的物理本质，同时明确论证了标度关系与Arrhenius关系之间的密切联系，即过剩熵与温度的倒数存在正比关系．     

分子相互作用体积模型在真空蒸馏分离铅-锡-锑三元合金中的应用

基于分子相互作用体积模型(MIVM),计算Pb?Sn?Sb三元合金体系的活度,并使用活度系数计算真空蒸馏过程中Pb?Sn?Sb三元合金体系的气液相平衡。结果表明：随着蒸馏温度和液相中锡含量的增加,气相中锡含量也不断增加;然而,在1100°C液相中锡含量为97%(质量分数)时,气相中锡含量仅为0.45%,分离效果较好。在真空(10 Pa)条件下,在1100~1300°C蒸馏温度范围内进行真空蒸馏分离Pb?Sn?Sb三元合金实验。结果表明：在1100°C时,当液相中锡含量为97%时,气相中锡含量为0.54%。最后对比分析了实验结果和预测值,分析表明实验结果和预测值吻合较好。     

Al_(80)Cu_(20)合金液态原子微观结构及其与非晶形成能力的关系

通过对Al80 Cu2 0 非晶的晶化过程的DSC分析以及粘度测试分析 ,并运用分子动力学模拟的方法 ,研究了液态Al80 Cu2 0 合金中存在的原子团簇及其随温度的变化 ,分析了液态中原子团簇对非晶形成能力的影响。研究了Al80 Cu2 0 合金液态的非晶形成能力与液态微结构以及液态粘度的关系。发现Al80 Cu2 0 的液态粘度对其非晶形成能力有着重要的影响。     

The Interdiffusion in Sodium-Lead Melts of Compositions from 2.5 to 41.1?at.% Pb

The mutual diffusion in liquid sodium-lead alloys (2.5, 5.0, 7.5, 10.0, 21.0, and 41.1?at.% Pb) was investigated at temperatures from 550 to 970?K by a ??-ray attenuation technique. It was found that the concentration dependence of the interdiffusion coefficient has a maximum in the vicinity of 20?at.% Pb. It was shown that this feature is connected to a tendency for the formation of Na₄Pb ionic complexes in the melts.     

The effect of trace elements on the sintering of Al–Cu alloys

Trace additions of Sn, In, Bi, Sb and Pb have been used to activate the liquid phase sintering of an Al–4Cu–0.15Mg alloy. Additions of as little as 0.05 wt% (∼0.01 at.%) increases the sintered density from 88 to 92% of the theoretical density. The elements which aid sintering have both high vacancy binding energies and high diffusivities in Al. It is suggested that the trace element diffuses into the Al, and forms trace element–vacancy clusters. This reduces the diffusivity of the Cu in the Al matrix, delaying Cu dissolution therefore causing the liquid to persist for longer times. This enhances sintering and therefore densification.     

Sb对锌液与X80钢表面润湿性影响的研究

目的通过添加不同量的Sb元素降低锌液表面张力,提升X80管线钢热浸镀锌可镀性及镀层质量。方法采用改良座滴法在450℃下进行润湿实验,利用轴对称液滴分析软件(ADSA),计算不同Zn-Sb合金熔体在X80钢基板上的接触角,得到450℃时Zn-Sb合金熔体表面张力。通过能谱仪和扫描电子显微镜对镀层表面及截面的微观形貌和组织结构进行分析。结果当Sb添加量为1.0%时,450℃下Zn-Sb合金表面张力约为0.63 N/m,随Sb含量的增加,表面张力逐渐减小,当Sb含量增加到4.0%时,表面张力达到0.46 N/m,远低于纯锌液的0.79N/m。同时,Zn-Sb合金熔体与X80钢的接触角也从最初的57°逐渐减小到43°。锌合金熔体与X80钢界面处形成铁锌化合物组成的连续反应层,且在反应三相线外存在前驱膜,前驱膜的形成使随后的合金液在其上铺展,促进了润湿。结论Sb的添加能有效降低锌液表面张力,减小Zn-Sb合金熔体与X80钢间的接触角。Sb的表面张力较小,倾向于在锌合金表面富集,其作为表面活性元素降低锌液表面张力,从而提高润湿性。     

Sn-Ag-Bi焊料熔体温度诱导液-液结构转变的研究

本文采用直流四电极法研究了Sn-3.5Ag-3.5Bi焊料熔体在连续两轮的升降温过程中电阻率随温度的变化关系,以此为基础进一步研究了该合金在650℃和800℃保温7h及随后的升温过程中电阻率的变化规律.结果表明,Sn-3.5Ag-3.5Bi合金中存在液-液结构转变,并且该结构转变在第一轮升温后是可逆的.结合保温及随后升...     

Influence of a liquid structural change on the solidification of the alloy CuSn30

The effect of a liquid structural change on the solidification of the alloy CuSn30 is discussed. The temperature dependence of the electrical resistivity (ρ-T) of a CuSn30 (wt.%) melt was measured, and an abnormal change was found on the ρ-T curve within a range of 855°C to 1040°C, which suggests that the melt may have undergone a temperature-induced liquid-liquid structural transition (TI-LLST). The existence of the TI-LLST was verified by means of differential scanning calorimetry. Furthermore, the melt that experienced the TI-LLST needed higher undercooling to nucleate, and the eventual grain size was evidently refined. Analysis of the atomic bonding mechanism of the CuSn30 melt at temperatures above melting point suggest that the structural transition can be attributed to the destruction of the inherited chemical short-range orders or clusters, and that this destruction alone results in the homogeneity of the melt. In turn, the homogeneity of the melt inhibits the nucleation and growth of the primary phase, promotes a peritectic reaction, and eventually refines the solidification microstructures.     

Sn-Bi系无铅焊料熔体结构转变及其对凝固组织及润湿性的影响

本文通过电阻法研究了Sn-57%Bi无铅焊料在液相线以上一定温度范围内发生熔体结构转变的可能性及规律性,并以此为切入点研究了熔体结构转变前后Sn-57%Bi焊料的凝固组织和润湿性能的变化规律。结果表明：Sn-57%Bi无铅焊料在液相线以上785~900℃范围内发生了熔体结构转变,而且熔体结构转变细化了凝固组织,改变了微观形貌;经历熔体结构转变而凝固的合金焊料较未发生转变的合金铺展面积增大,润湿角减小。