Al65Bi28Cu7偏晶合金的液-液相分离及凝固行为

利用电阻率法研究铜模冷却条件下Al₆₅Bi₂₈Cu₇偏晶合金的液-液相分离过程,并分析Al₆₅Bi₂₈Cu₇偏晶合金核壳结构的形成机理。研究结果表明,电阻率与温度关系曲线(ρ-T曲线)的异常变化证实了Al₆₅Bi₂₈Cu₇偏晶合金熔体的凝固先后经历了液-液相分离、偏晶反应和共晶反应,在偏晶反应温度以上ρ-T曲线出现的非线性变化主要来源于熔体内的浓度起伏。Al₆₅Bi₂₈Cu₇偏晶合金能够形成富Bi相包裹富Al相的核壳结构。     

石墨和硅对偏晶Al-15Pb合金组织和耐磨性能的影响

采用金相显微镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验机对A l-15Pb、A l-15b-5Si-0.2RE和A l-15Pb-5Si-2G-0.2RE合金的组织和耐磨性能进行了研究.试验结果表明：将合金液浇注到金属型中后,其凝固组织中,铅相呈粒状分布于铝基体中;加入硅后,硅相沿晶界偏聚;同时加入硅和石墨后,铅相、硅相均呈颗粒状分布,且Si相均匀分布,无偏聚.在三组合金中,随着硅和石墨的加入,摩擦系数逐渐减小,磨损失重逐渐减小,A l-15Pb-5Si-2G-0.2RE合金表现出较佳的耐磨性能.     

时效期间含Re镍基单晶合金中TCP相的演化

为了研究单晶合金中TCP相的演化过程,采用对含Re镍基单晶合金进行1100 ℃长期时效处理及组织形貌观察等方法,研究了时效期间合金中析出TCP相的演化特征.结果表明：元素W、Re可促进TCP相的析出,合金在1100 ℃长期时效期间,TCP相沿{111}晶面<110>取向呈片状析出,并确定出析出的TCP相为μ相,其中在不同晶面观察多组针状μ相可相互垂直或互成60°排列.在长期时效期间,片状μ相逐渐粗化、出现沟槽直至发生溶断,并逐渐转变成球状形貌.随w（Re）增加,合金的偏聚自由能降低,可使片状μ相粗化及形成γ′/μ两相凹凸界面;而在曲率半径较小处产生附加压力,引起溶质元素在μ相中化学位提高,是致使片状μ相发生分解及逐渐球化的主要原因.     

热致相分离法iPP/Nano-SiO_2共混微孔膜的结构与透过性能

研究了等规聚丙烯(iPP)/邻苯二甲酸二丁酯(DBP)/邻苯二甲酸二辛酯(DOP)/纳米二氧化硅(Nano-SiO2)体系的热致相分离(TIPS)行为,光学显微镜测定体系的液-液相分离温度,示差扫描量热仪(DSC)测定体系的iPP动态结晶温度.加热模压并控制冷却速率制备iPP/Nano-SiO2共混平板微孔膜,对膜结构与透过性能进行了表征.发现Nano-SiO2提高了体系的液-液相分离温度;Nano-SiO2起到了成核剂作用,提高了iPP的动态结晶温度.X光电子能谱(XPS)表明Nano-SiO2向膜表面发生了迁移,膜的亲水性有所提高.随Nano-SiO2添加量增加,膜结构由粒子形态为主向胞腔形态为主转变;膜的孔隙率和纯水通量均呈现先上升后下降的趋势.研究表明:通过向制膜体系中添加Nano-SiO2,可以调控膜结构,并改善膜的透过性能.     

K4104高温合金Al-Si涂层耐腐蚀性能研究

为提高航空发动机叶片抗高温氧化性能,通过热扩散的方法,在K4104镍基高温合金表面制备了铝化物Al-Si涂层,经1000℃×200 h高温腐蚀氧化性能试验.利用扫描电子显微镜及能谱对涂层进行了表层形貌、截面组织形态观察及成分测试.试验结果表明,K4104镍基高温合金表面Al-si涂层在长时间的高温氧化过程中已转变成完整致密的α-A12O3氧化层和富铝的fl-NiAl和富镍的β-NiAI化合物层,且与基体合金的粘附性良好.改性的铝化物涂层中Si元素的适量加入和合理分布能有效地抑制β相的生长,促进M6C型碳化物的形成,固结了W、Mo等元素,延长涂层的退化速度,使涂层获得更佳的抗高温腐蚀氧化性能.     

Al-Si合金Al2O3-ZrO2微弧氧化层生长及性能测试

针对单一Al2O3微弧氧化层不能满足基体Al-Si合金使用要求的问题,采用微弧氧化法在Al-Si合金表面制备了Al2O3-ZrO2复合陶瓷层,研究了涂层的组成、结构及生长过程;测试了涂层的隔热温度.研究结果表明：在Al-Si合金试样表面微弧氧化30 min后,涂层的表面形成＂火山喷射状＂组织形貌,截面由疏松层、致密层、过渡层组成;涂层由-αAl2O3,γ-Al2O3,m-ZrO2和t-ZrO2组成,t-ZrO2为涂层的主晶相,膜层的生长分为匀速生长阶段和缓慢生长阶段;膜层隔热温度可达30℃.     

激光熔覆铜基自生复合材料设计及其涂层研究

为了提高铝合金的耐磨性，利用铜合金体系存在液相分离现象等冶金性质，在铝合金表面设计了自生铜基复合材料体系，并采用激光熔覆技术对其进行了验证和优化。设计的较理想材料体系为Cu-16Ni-6Fe-8Co-7Mo-4Cr-3Si，由其得到的激光熔覆复合材料中存在大量的自生硬质颗粒增强体，其熔覆涂层具有良好耐磨性，其耐磨性甚至优于汽车发动机缸盖阀门座圈QZ5铸铁合金。     

凝固浴组成对PVDF高度疏水微孔膜结构和性能的影响

采用浸没凝固法制备聚偏氟乙烯(PVDF)高度疏水微孔膜,以光滑板为制膜基底,以N-甲基吡咯烷酮(NMP)和不同浓度的NMP水溶液分别作为溶剂和凝固浴,研究了凝固浴组成对制膜过程的相分离行为及其膜结构和性能的影响.研究发现:凝固浴中NMP含量增加,使单纯的液-液(L-L)相分离变为固-液(S-L)相分离较液-液相分离占优的混合相分离,相应地膜底面由单纯的海绵结构转变为海绵孔与粒子结构交织的混合形态.这源于凝固浴中NMP增加,凝固浴和溶剂间的化学势渐降低,瞬时分相变为延时分相.结果表明:膜底面疏水性显著提高,水滴接触角最高可达131°,同时透过性能提高,拉伸强度略有降低.     

TiAl合金电弧喷涂Al涂层的高温氧化性能

为了提升TiAl合金的高温抗氧化能力,采用电弧喷涂工艺在TiAl合金表面制备了纯铝涂层,并分别在900℃和1 000℃进行了恒温氧化试验.通过绘制氧化动力学曲线,对比了有无涂层试样的抗氧化性能.运用SEM、EDS、EPMA和XRD分析其氧化前后涂层的微观形貌、成分组成、元素分布和相组成.结果表明：纯铝涂层均匀致密、无裂纹.在900℃空气中氧化100 h后,涂层表面形成了致密的Al₂O₃氧化膜,次表层为TiAl₃相,扩散层为TiAl₂相.在1 000℃空气中氧化100 h后,涂层表面氧化膜由Al₂O₃和少量TiO₂组成,次表层为TiAl₃相,扩散层为TiAl₂相.电弧喷涂铝涂层提高了TiAl合金的高温抗氧化能力.     

Al2O3/ZL101-La合金复合材料凝固组织与溶质偏析的研究

利用挤压铸造法制备了Al2O3/ZL101-La复合材料,研究了稀土La对复合材料凝固组织以及基体合金凝固时溶质偏析的影响.结果表明,稀土La可细化基体合金的凝固组织,并且富集在界面附近,有利于改善铝合金液对氧化铝短纤维的润湿性,但是未发现任何富稀土相在界面上形成.稀土La对基体合金中的镁的偏聚没有很明显的影响,镁和稀土La均在界面处富集,且它们的分布位置大致近似.     

铝合金薄板电子束穿透焊熔池的数值模拟

为有效地控制电子束焊接后的焊缝成形,得到符合要求的焊接结构,本文基于电子束焊接熔池物理过程的分析,使用有限体积法(FVM)数值模拟软件Fluent,对2mm厚的2219铝合金电子束穿透焊的温度场和流场进行数值模拟,研究了电子束穿透焊时熔池的流动行为及规律.模拟结果表明,电子束焊接形成穿透型匙孔时,熔池中液态金属的流速大小和方向迅速发生改变,最大流速可以达到10 m/s;产生的金属蒸汽反冲压力会使熔池剧烈震荡,熔池中远离匙孔的液态金属在Marangoni对流的驱动下,使熔池上、下两部分形成了较中间部分更长、更不稳定的拖尾,同时促进了熔池宽度的增加;熔池宽度和熔池拖尾长度分别在35 ms、90 ms左右达到了稳定.模拟焊接熔池凝固后,正面焊缝有一定的余高,背面焊缝有一定的收缩,其表面焊缝形态与实际焊缝形态吻合良好.此外,通过对熔池中液态金属的流速分析,还可以得出结论:金属蒸汽反冲压力对熔池的驱动作用远大于重力和表面张力的影响.     

快速凝固条件下Cu-Cr合金的液相分解

采用快速凝固方法研究了Cu100-xCrx(x=2，25和35％)合金凝固行为．利用带有能谱(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)分析了Cu—Cr合金的显微组织形貌和成分．实验结果证实，Cu—Cr合金在快速凝固过程中发生了液相分解，在较大的富Cr液相分解球中可观察到来自于二次相分解的、更细小的富Cu粒子．与Cu—Co和Cu-Fe液相分解组织不同，快速凝固Cu-Cr合金的大尺寸液相分解球不是由相互表面界限明确的、尺寸更小的液相分解球所组成，而是一个整体结构．     

Evolution of surface microstructure of Cu-50Cr alloy treated by high current pulsed electron beam

A Cu-50Cr alloy was treated by the high current pulsed electron beam(HCPEB)at 20 and 30 ke V with pulse numbers ranging from 1 to 100.Surface morphologies and microstructures of specimens before and after the treatments were investigated by employing scanning electron microscopy and X-ray diffraction.Results show that the HCPEB technique is able to induce remarkable surface modifications for the Cu-50Cr alloy.Cracks in Cr phases appear even after one-pulse treatment and their density always increases with the pulse number.Formation reason for these cracks is attributed to quasi-static thermal stresses accumulated along the specimen surface.Craters with typical morphologies are formed due to the dynamic thermal field induced by the HCPEB and they are found to prefer the sites near cracks or boundaries between neighboring Cr phases.Another microstructural characteristic produced by the HCPEB is the fine Cr spheroids,which are determined to be due to occurrence of liquid phase separation in the Cu-50Cr alloy.Finally,a general microstructural evolution profile that incorporates various HCPEB-induced surface features is tentatively outlined.     

Microstructure and wear resistance of in situ NbC particles reinforced Ni-based alloy composite coating by laser cladding

The in situ synthesized NbC particles reinforced Ni-based alloy composite coating was produced by laser cladding a precursor mixture of Ni-based alloy powder,graphite and niobium powders on a steel substrate.The microstructure,phase composition and wear property of the composite coating were investigated by means of scanning electron microscopy(SEM),X-ray diffraction(XRD)and dry sliding wear test.The experiment results show that the composite coating is homogeneous and free from cracks,and about 0.8 mm thick.The microstructure of the composite coating is mainly composed of NbC particles,CrB type chromium borides,γ-Ni primary dendrites,and interdendritic eutectics.CrB phases often nucleate and grow on the surface of NbC particles or in their close vicinity.NbC particles are formed via in situ reaction between niobium and graphite in the molten pool during the laser cladding process and they are commonly precipitated in three kinds of morphologies,such as quadrangle,cluster,and flower-like shape.Compared with the pure Ni-based alloy coating,the microhardness of the composite coating is increased about 38%,giving a high average hardness of HV0.21000,and the wear rate of the composite coating is decreased by about 32%,respectively.These are attributed to the presence of in situ synthesized NbC particles and their well distribution in the coating.     

熔滴短路过渡建模及熔池三维瞬态行为模拟

针对短路过渡CO_2焊接的熔滴过渡随机性强、熔池动态行为复杂的特点,考虑熔滴与熔池短路时刻、短路时刻的熔滴半径、温度和中心位置等随机因素,提出了熔滴短路过渡行为模型.采用非对称高斯热源表征电弧热流密度沿焊接方向的非对称性,采用附加源项法处理熔池各动量源,采用VOF追踪熔池气-液界面,采用液相分数法和焓-孔隙度法处理液-固糊状区熔化金属凝固潜热及动量损失,建立了短路过渡焊接熔池的三维瞬态模型.基于FLUENT软件二次开发,模拟了熔池的动态行为,研究了熔池温度场和流场的瞬态变化.对比等速送丝和脉冲送丝情况,熔滴短路间隔时间的概率密度分布和焊缝成形的模拟与实验结果吻合良好,验证了熔滴短路过渡行为模型和熔池三维瞬态模型的有效性.     

液相对流运动对中等尺度池火燃烧速率的影响

为分析液相对流运动对中等尺度池火燃烧速率的影响,对池火的液相区域进行研究。采用基于气液双向耦合的三维数值模型对池火进行预测,使用大涡模拟方法求解气相区域;通过直接数值模拟求解液相流动,同时考虑浮力效应和马兰戈尼效应;使用共轭传热方法及蒸发模型求解气液两相间的传热传质。用不同燃油池直径、燃油厚度以及燃油种类的池火实验对模型进行验证。研究结果表明：提出的模型能够准确预测中等尺度池火的燃烧速率,预测误差低于3%;在池火发展阶段,忽略马兰戈尼效应和浮力效应导致液相最大流速下降34.3%,液面温差增大70.1%,燃烧速率预测误差增加11.2%;在池火稳定燃烧阶段,浮力效应及马兰戈尼效应对瞬时燃烧速率的影响较小;随着油池直径的增加和深度的降低,浮力效应对燃烧速率的影响逐渐降低;考虑薄层油池液面的下降过程因素能够降低19.2%的燃烧速率预测误差。数值模拟中,考虑液相对流运动及液面下降过程有助于提高中等尺度池火燃烧速率的预测精度。     

熔融Zn液对金属Ni腐蚀机理的影响

为了研究金属Ni在熔融锌液中的失效机理,将纯Ni金属和利用等离子喷涂技术制备的Ni涂层试件分别在530℃锌液中浸蚀不同时间,并制备得到金相试样.利用扫描电子显微镜和能谱仪观察腐蚀层的组织形貌和相成分变化,利用X射线衍射仪检测了腐蚀层中的生成相.结果表明,通过反应扩散Ni与Zn在腐蚀层以层状形式生成了不同化合物,从而逐渐消耗金属并将最终导致其失效.此外,纯Ni金属在锌液中的腐蚀速率为0.006 04 g/(cm2·h).     

熔渣对刚玉-尖晶石浇注料侵蚀的热化学模型研究

采用FactSage（软件研究1 600℃时熔渣对刚玉-尖晶石浇注料侵蚀的热化学模型,并采用静态坩埚试验法,通过SEM、EDS分析手段对热化学模型进行验证。结果表明,熔渣与刚玉-尖晶石浇注料的热化学模型能计算出熔渣与耐火材料反应后界面处出现的物相及其含量,进而能推测渣/耐火材料之间隔离层的形成情况;能预测熔渣成分的变化情况,进而推测出渣层的主要物相;模拟结果与试验结果相吻合。熔渣与骨料和基质分别发生局部反应,在刚玉骨料表面,Al2O3与熔渣中的CaO形成CA6隔离层,使骨料向渣中溶解成为间接溶解;而在基质与渣界面无隔离层形成,使基质向渣中溶解成为直接溶解。     

壳聚糖衍生物手性固定相的制备及其分离性能

壳聚糖;苯甲酰化;手性分离材料;高效液相色谱;手性识别     

Formation of macroporous gel morphology by phase separation in the silica sol-gel system containing nonionic surfactant

The phase separation and gel formation behavior in an alkoxy-derived silica sol-gel system containing Ci6EOi5 has been investigated. Various gel morphologies similar to other sol-gel systems containing organic additives were obtained by changing the preparation conditions. Micrometer-range interconnected porous gels were obtained by freezing transitional structures of phase separation in the sol-gel process. The dependence of the resulting gel morphology on several important reaction parameters such as the starting composition, reaction temperature and acid catalyst concentration was studied in detail. The experimental results indicate that the gel morphology is mainly determined by the time relation between the onset of phase separation and gel formation.