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}     

铜基大块非晶合金添加微量元素对腐蚀行为的影响机理研究

通过分子动力学方法模拟了Cu-Al合金液相,然后模拟降温过程得到Cu-Al非晶合金.通过计算机编程建立了Cu-Al-M非晶基体、Cu-Al-M非晶表面及吸附O原子Cu-Al-M非晶表面原子结构模型.利用实空间连分数方法,研究了添加微量合金元素Zr,Nb,Ta,V,Y,Sc对Cu基大块非晶合金的腐蚀行为的影响机理.研究发现合金元素Zr,Nb,Ta,V,Sc不向清洁Cu基非晶表面偏聚,但除Y外向有氧吸附的表面偏聚,说明有氧吸附后Cu基非晶表面偏聚发生逆转.键级积分计算表明Zr,Nb,Ta,V,Y,Sc元素均增大与氧之间的结合力,易形成氧化膜,提高Cu基大块非晶的耐蚀性.稀土Y提高Cu基大块非晶的耐蚀性可能是由于它向合金与氧化膜界面偏聚并提高了合金与氧化膜的结合力.     

压力诱致非晶合金形成

 对Cd-Sb体系高压下的非品形成过程进行了研究，并详细地从理论上分析了压力对冷却过程的形核自由能、临界冷速的影响。发现高压亚稳相的形成是非晶形成的先决条件，而一般只有那些体积随着温度的升高而减小的体系能形成高压亚稳相。对于此类体系，压力能促进形核，抑制生长，极大地降低临界冷却速度，从而促使高压亚稳相的形成。另外，高压亚稳相的形成存在一临界压力，压力必须大于临界压力方可形成亚稳相。最后，高压亚稳相由于动力学条件的抑制而转变为非晶。     

Zr基大块非晶中添加元素对非晶形成能力及耐蚀性的影响

运用实空间递归方法研究了添加元素Nb,Ta,Y,La对Zr基非晶合金的非晶形成能力和耐腐蚀性能的影响.用计算机编程构造了Zr基非晶中初始晶化相Zr₂Ni的原子结构模型,用Zr₂Ni中的二十面体原子团簇模拟非晶中的二十面体团簇.计算了替代二十面体中心或顶角位置原子前后Ni,Zr及合金元素的局域态密度、团簇中心Ni与近邻Zr原子及Ni与替代元素Nb,Ta,Y,La间的键级积分,还计算了合金元素替代前后团簇的费米能级.局域态密度计算结果表明：合金元素Cu占据二十面体团 关键词： 电子结构 Zr基大块非晶 非晶形成能力 耐蚀性     

压力对Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5大块非晶合金玻璃转变和晶化动力学的影响

利用X射线衍射和差示扫描量热分析研究了高温高压下Zr_46.75Ti_8.25Cu_7.5Ni₁₀Be_27.5大块非晶合金的玻璃转变和晶化行为，结果发现压力降低了该大块非晶合金中的自由体积、热焓和晶化激活能. 关键词： 大块非晶合金 高压 差示扫描量热分析 玻璃转变     

新型Pr基大块非晶及其特性研究

用铜模吸铸法获得了直径为5mm的一种新的Pr基大块非晶.与以往其他稀土-过渡金属(RE-TM)大块非晶不同的是，这种新的Pr基大块非晶具有明显的玻璃转变和稳定的过冷液相区，且其玻璃转变温度在目前已知的大块非晶中是最低的，T_g=409K.研究了该大块非晶的玻璃转变动力学，并给出了Kauzmann温度T_k、Vogel-Fulcher温度T⁰_g及脆性参数m等重要参数. 关键词： 大块非晶 玻璃转变 脆性参数m     

Zr60Al15Ni25大块非晶合金晶化动力学研究

通过等温示差扫描量热法研究了Zr₆₀Al₁₅Ni₂₅大块非 晶合金的晶化动力学.实验结果表明，晶化过程的孕育期很短，即使在743 K这样低的温度下也不过0.52 min，而放热峰宽（反应整个晶化过程进行的时间）却随退火温度的降低明显增大，这说明了结晶过程是一个晶核长大控制的过程.Avrami指数表明在不同的退火温度，该合金的晶化机制发生了变化.晶化机制的变化是由于合金原子在不同温度下的扩散能力相差很大所致. 关键词： 晶化动力学 60Al₁₅Ni₂₅大块非晶合金')" href="#">Zr₆₀Al₁₅Ni₂₅大块非晶合金 示差扫 描量热法（DSC）     

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...     

基于分数阶流变模型的铁基块体非晶合金黏弹性行为研究

采用分数阶黏弹单元替代经典模型中的黏壶, 结合非晶合金在外加载荷作用下的微观结构演化, 建立了以分数阶微积分表示的非晶合金黏弹性本构模型. 并根据Hertz弹性理论及分数阶黏弹性本构模型, 推导了块体非晶合金在纳米压痕球形压头下的位移与载荷及时间关系式. 基于推导的解析式, 对铁基块体非晶合金在表观弹性区的纳米压痕位移与载荷及时间曲线进行了非线性拟合分析. 相较于整数阶模型, 分数阶模型不仅具有较高的拟合精度, 其拟合参数能敏锐地反应加载速率对块体非晶合金黏弹性行为的影响, 且参数的变化规律与载荷作用下非晶合金微观结构演化呈现出较强的相关性.     

Nb添加对Cu-Zr非晶合金玻璃转变和晶化动力学的影响

采用铜模吸铸法制备出直径为2 mm的Cu_50.3Zr_49.7-xNb_x(x=0,2)大块非晶合金，利用示差扫描量热分析(DSC)研究了2at%Nb元素添加对Cu-Zr非晶合金玻璃转变动力学和晶化动力学的影响，发现含Nb合金具有较低的脆性指数，和较高的晶化激活能.这表明微量Nb的添加提高了该二元Cu基非晶合金过冷金属液相的热稳定性，从而有利于其非晶合金的形成. 关键词： Cu-Zr非晶合金 Nb添加 玻璃转变动力学 晶化动力学     

圆柱形红外硫系玻璃淬冷降温模型与实验分析

出炉温度和冷却速率是大尺寸硫系玻璃制备过程中的关键参数. 在热传导方程理论基础上,运用最小二乘拟合的方法建立计算圆柱形硫系玻璃冷却过程温度分布的理论模型. 利用该模型对硫系玻璃的出炉温度、出炉后温度分布以及冷却速率进行了仿真分析,并将仿真分析结果与实验数据进行了比较. 研究表明:出炉后玻璃棒的温度处于非稳态非均匀分布,其表面降温最快,且速率随时间呈现指数型下降;玻璃棒温度从中心到边缘近似呈抛物线型分布;当以高于析晶温度50-100 ℃,表面热交换系数180 W ·m^-2 K 关键词： 红外硫系玻璃 淬冷降温模型 析晶     

Ni熔体凝固过程中临界晶核和亚临界晶核的分子动力学模拟

本文用分子动力学模拟研究了Ni熔体以不同冷速凝固后微观结构的演变规律, 并通过理论计算确定出了Ni熔体凝固后获得理想非晶的临界条件. 模拟结果发现冷速小于10¹¹ K/s时, Ni 熔体凝固后形成晶态组织; 冷速在10¹¹ K/s到10^14.5 K/s之间时, Ni熔体凝固后形成由晶态结构与非晶态结构组成的混合组织. 冷速小于10¹⁰ K/s, Ni 熔体凝固后形成的晶态组织具有fcc结构; 冷速在10¹⁰ K/s到10^14.5 K/s之间时, Ni熔体凝固后组织中的晶态由fcc和hcp结构层状镶嵌排列构成. 通过分析模拟结果和计算结果, 确定出了Ni熔体凝固后形成理想非晶的临界冷速为10^14.5 K/s. 并发现Ni熔体中临界晶核(冷速等于10^14.5 K/s)和亚临界晶核(冷速大于10^14.5 K/s) 均由fcc和hcp组成层状偏聚结构, 这表明Ni熔体中生长的晶体、临界晶核和晶胚的结构是相同的. 关键词： 分子动力学模拟 晶体团簇 临界冷速 结构     

Decline of nucleation in the heating process with a high heating rate

The effect of the heating rate on the nucleation of metallic glass in a rapid heating process starting from the glass transition temperature is investigated. The critical nucleus radius increases with the increase of the temperature of the undercooling liquid. If the increment rate of the critical nucleus radius, owing to the heating process, is higher than the growth rate of the nuclei, the nuclei generated at the low temperature will become the embryos at the high temperature. This means that the high heating rate can make no nucleation happen in the heating process. In consideration of the interfacial energy, the growth rate of the nuclei increases with the increase of their size and the growth rate of the critical nucleus is zero. Thus, the lower heating rate can also make the nuclei decline partially. Finally, this theory is used to analyze the nucleation process during laser remelting metallic glass.     

冷却速率对温敏聚N-异丙基丙烯酰胺胶体结晶过程的影响

冷却速率对结晶过程具有重要的影响. 本文采用温敏poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAM) 胶体晶体体系实时观察了冷却速率对结晶晶粒尺寸的影响. 通过高倍透射明场观察和Bragg衍射观察研究连续冷却下的晶粒形核和生长实时演化过程, 发现随着冷却速率的增加, PNIPAM胶体晶体晶粒尺寸不断减少. 晶粒尺寸与冷却速率符合幂指数关系, 与金属体系具有相似的演化规律.     

Diffusion controlled ice growth with soft impingement inside biological cells during freezing

An iterative method has been proposed to determine the relationship between the temperature depression of intracellular ice formation (IIF) and the equilibrium melting point depression for initial cryoprotective agent (CPA) concentrations larger than 1.5M. Using the iterative method coupling with a water transport model for freezing induced cell dehydration and intracellular ice growth, the temperature of IIF has been determined. The new model of temperature of IIF has been applied to predict nucleation parameters at various temperature and initial CPA concentrations according to Karlsson's approach. A geometrical model of soft impingement proposed by Bruna has been incorporated into Karlsson's diffusion limited crystal growth model to include the effect of soft impingement. The new crystal growth model has been verified by a comparison between the predicted critical cooling rates for vitrification with the reported values in literature. With the new crystal growth model, it has been found that the limiting value of the crystallized volume fraction increases as cooling progresses and decreases as the initial CPA concentration increases. A comparison of simulated crystallized volume fractions when soft impingement, hard impingement and no corrections are used has also been made and the result shows that soft impingement could not be omitted in the prediction of intracellular ice formation and growth, especially when the final crystallized volume fraction is larger than 0.1.     

Direct observation of Cu interphase precipitation in continuous cooling transformation by atom probe tomography

Atom probe tomography (APT) combined with electron back scatter diffraction and transmission electronic microscopy (TEM) is utilized to characterize the nature of copper precipitation during austenite–ferrite transformation in a continuous cooling high-strength low-alloy steel. The copper precipitation manners in association with the austenite decomposition kinetics are studied. The prevailing microstructure of the continuous cooling steel consists of acicular ferrite (AF), which is formed at an intermediate cooling rate of 10?°C/s. Besides, a limited volume of polygonal ferrite (PF) because of fast cooling rate and a trace of retained austenite are detected. Numerous copper-rich phase is found by TEM observation both in highly dislocated AF and dislocation-free PF. Generally, the copper-rich precipitates have comparatively large sizes and are considered to be formed by interphase precipitation during austenite–ferrite transformation. A high number density of nanometre sized copper-rich clusters that are lack of diffraction contrast in conventional TEM observation are detected by APT. These smaller copper-rich clusters, which are usually located between the linear-arranged copper-rich precipitates, are considered to be formed from supersaturated solid solution after the cessation of austenite–ferrite transformation. That means an ageing reaction for Cu precipitation occurs during continuous cooling transformation. The copper-rich precipitates and clusters are both rich in nickel, manganese and iron.     

无容器过程中Pd-Ni-P系合金的过冷及金属玻璃形成

在1.2m落管中对Pd_43.5Ni_43.5P₁₃和Pd₄₀Ni₄₀P₂₀合金进行了无容器过冷实验。通过在落管中充以不同的惰性气体,从而调节过冷液滴的散热条件,研究了冷却速率对于Pd₄₀Ni₄₀P₂₀合金的玻璃形成、晶体成核和长大的影响。确定了在落管中形成玻璃的临界冷却速率。此外,液滴下落以前的初始温度也与玻璃形 关键词：