定向凝固Cu-50%Sn包晶合金显微组织演变

随着科学技术的进步,越来越多的包晶合金因其优良性能广泛应用于工业生产领域,比如Fe-Cr-Ni、Ti-Al、Nd-Fe-B合金以及应用于电子封装领域的Cu-Sn合金等。随着电子信息产业向微型化和多功能化方向发展,对集成电路的机械、电子和热性能提出了更高的要求。本文以Cu-50%Sn(原子分数)包晶合金(L+Cu^(3)Sn→Cu6Sn5)作为研究对象,通过布里奇曼定向凝固法,在显微镜下对组织进行观察和测量,研究淬火固液界面的凝固组织随凝固条件改变而产生的变化。生长距离、温度梯度一定时,随着生长速度的增大,初生相Cu^(3)Sn经历了胞状→胞/枝状→枝晶状组织转变,Cu^(3)Sn相的尺寸与间距均随生长速度的增大而减小;生长速度、生长距离一定时,随着温度梯度的增大,初生相Cu^(3)Sn相由块状与枝晶状转变为胞状组织;生长速度、温度梯度一定时,随着生长距离的增大,初生相Cu^(3)Sn由块状与胞/枝状转变为胞状组织,且Cu^(3)Sn相尺寸发生小幅细化。基于上述实验结果,绘制了关于生长速度、温度梯度及生长距离条件下的显微组织选择图,进一步阐明了凝固条件的改变对Cu-50%Sn(原子分数)包晶合金显微组织的影响。

室温凝固下的液态金属力学性能变化

目的液态金属镓具有优异的导电性、流动性、流变性和生物相容性,在柔性电子、热管理、生物医学工程和软机器人等领域得到了广泛的研究。然而,镓的过冷大,对与相变相关的应用提出了很大的限制,例如凝固所需的极低温度、杂质和成核剂带来的副作用。为了降低液态金属镓的过冷度拓展其室温应用,本研究探究了加入成核剂对镓基液态金属过冷度的影响,分析了室温凝固后的力学性能变化。方法采用不同成核剂对液态镓进行凝固并观察凝固过程探究机制,对其力学性能进行对比。结果与铜、铁、镍等其他剂材料相比,以固体镓为成核剂的液态镓在室温下的凝固过程快速而便捷;可以有效地将过冷度从66.3℃左右降低到14.8℃;对于400μm的液态金属镓丝来说,接触成核后凝固速度可达200 mm3·min-1。可能的机制是通过增加成核位置来降低能量势垒,使其在室温下快速凝固,过程伴有散热。进而对比了降温凝固和室温加入成核剂后的固化镓的微观力学性能,发现在室温加入成核剂的凝固方式使其机械强度略有下降。结论加入成核剂镓能够有效降低过冷度促使液态金属镓室温凝固,凝固后的力学机械强度略有下降,这将有助于了解镓的相变过程,并为其力学性能的应用提供指导。

凝固剂及加工条件对豆腐凝胶形成及品质影响研究进展

豆腐的本质是一种蛋白质凝胶体,是大豆蛋白(主要是7S和11S球蛋白)在热处理下发生变性使蛋白质分子结构展开,再通过盐离子、氢离子或酶等凝固剂作用下发生聚集,形成致密均匀且具有网状结构蛋白凝胶。豆腐凝胶的形成及豆腐品质受多种因素的影响。本文从凝固剂种类(盐类、酸类和酶类凝固剂)以及加工条件(加工原料、制浆方法、豆浆体系pH、热处理条件)角度出发,阐明凝固剂及加工条件对豆腐凝胶形成以及品质的影响研究进展。以期为豆腐制品的工业化生产提供理论指导,为豆腐食品的研究开发与品质调控提供科学依据。

凝固剂对干酪风味、质构及蛋白水解代谢特征的影响

干酪蛋白质形成凝胶的过程,是干酪加工的关键环节。凝固剂的种类及用量与干酪凝胶的品质特征密切相关。该文综述酶类凝固剂及酸类凝固剂对干酪风味、质构及蛋白水解代谢特征的影响,并对干酪凝固剂加工及应用工业面临的机遇与未来发展趋势进行探讨,以期为今后干酪产品开发及品质提升提供参考。

热控凝固工艺对薄壁变截面铸件凝固组织和力学性能的影响

先进航空发动机用机匣等高温合金构件不断向结构复杂化和薄壁轻量化发展,易导致充型困难、组织不均匀和凝固缺陷等问题,对该类铸件的精密铸造技术和工艺控制提出了新的挑战。针对上述问题,文中比较了常规铸造工艺与热控凝固工艺下K4169合金薄壁变截面特征件的充型情况、缩松、组织以及力学性能,并对热控凝固工艺参数进行了探索。结果表明,在常规铸造工艺下,特征件薄壁部位的充型率仅为26%,变截面部位出现了缩松。采用浇注温度为1360℃的热控凝固工艺可以使铸件薄壁部位的充型面积提高226%,显著减少铸件中的缩松,获得了细小的晶粒组织,平均晶粒尺寸为624μm,二次枝晶间距为116μm,Laves相的数量相对较少。同时,由于低浇注温度的热控凝固工艺有效实现了凝固组织细化和缺陷控制,合金在700℃条件下的抗拉强度提高了7%,伸长率由6%提高至8%。

某院连续5年凝固酶阴性葡萄球菌的临床分布及耐药性变迁

目的分析2018—2022年鄂尔多斯市中心医院凝固酶阴性葡萄球菌(CNS)及耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌(MRCNS)的临床分布特点及抗菌药物耐药性的变化和趋势,为临床合理使用抗菌药物提供依据。方法回顾性分析2018年1月至2022年12月鄂尔多斯市中心医院门诊及住院患者分离的CNS和MRCNS标本来源、临床感染科室分布及耐药性变迁。结果临床标本中分离出菌株14027株,其中CNS 877株,占6.25%;CNS菌株亚型主要为表皮葡萄球菌(55.53%)、人葡萄球菌(16.65%)、溶血葡萄球菌(14.37%)等;CNS主要分离自分泌物(23.72%)、血液(21.21%)、引流液(17.79%)、尿液(17.10%)等;在神经外科检出率最高(16.88%),其次为骨科(14.71%)、儿科(13.68%)等;CNS对青霉素G的耐药率最高,5年均超过87.00%,对红霉素、苯唑西林、头孢西丁、左旋氧氟沙星等抗生素保持较高耐药率(51%~80%),对克林霉素、莫西沙星、庆大霉素、利福平等抗生素的耐药率较低(7%~45%),5年间均未发现对万古霉素、利奈唑胺、替加环素、替考拉宁耐药菌株;CNS中检出MRCNS 599株,占68.30%,2018—2020年MRCNS菌株检出率呈下降趋势,但在2020年检出率发生一次明显转折,2020—2022年检出率呈上升趋势,连续5年来MRCNS分离株均未发现对万古霉素、利奈唑胺、替加环素、替考拉宁耐药菌株,对红霉素、复方新诺明、克林霉素、利福平等抗生素的耐药率有下降趋势,对左旋氧氟沙星、莫西沙星、庆大霉素等抗生素的耐药率有上升趋势。结论通过对CNS在临床各科室中感染分布及耐药性变迁分析发现,CNS对多种抗菌药物的耐药情况严重,特别是MRCNS的耐药情况更加严重,应当引起临床科室重视,以后要更加合理、规范地应用抗菌药物,避免耐药菌株的产生,同时为临床感染防控提供科学的参考依据。

物理化学实验教学细节探讨——凝固点降低法测定物质摩尔质量

“凝固点降低法测定物质摩尔质量”是物理化学实验中的经典实验之一。鉴于现有的物理化学实验教材和文献对凝固点测定部分内容描述不够细致,如过冷现象产生的原因解释不够全面、深入;纯溶剂近似凝固点测定需要观察“当有固体析出时”,析出的固体优先在玻璃管的何处出现?析出的固体呈现什么形貌?这些问题的存在,会使学生操作实验时产生困扰。本文针对上述问题,通过实验创新对溶剂凝固过程进行全程拍摄,分析固体析出的具体位置、形貌,得出学生实验操作时,应观察固体从玻璃管底部优先析出絮状物为宜;通过凝固点降低法,观察溶剂固体析出的细节,计算、分析溶质的分子量,得到了可靠的实验结果。本文对凝固点降低法操作细节深入研究与探讨,可以有效地避免或消除实验操作中出现的问题,大大提高学生实验效果。

不同冷却速率对GH4151高温合金定向凝固组织及元素偏析的影响

为了进一步降低合金凝固偏析程度和优化真空自耗冶炼(VAR)工艺,利用液态金属冷却法(LMC)对GH4151合金进行定向凝固实验,采用光学显微镜、扫描电镜及电子探针等研究了冷却速率对GH4151合金定向凝固组织及元素偏析的影响。结果表明:随着冷却速率的增加,一次枝晶间距λ_(1)及二次枝晶间距λ_(2)均逐渐减小,两者与冷却速率间满足相似的函数关系。而且,枝晶干及枝晶间γ′相尺寸也随冷却速率的增加逐渐减小,组织均匀性提高。对凝固组织元素成分分布的电子探针分析表明:GH4151合金主要偏析元素为W、Nb、Ti,偏离程度在20%以上,且3种元素显微偏析程度均随冷却速率的增加而加重,原因在于随着冷却速率增加,凝固前沿固相层可供溶质扩散的时间减少,扩散效果减弱。

一种Cr-Ni-Mo-Ti-Al系高强度不锈钢的凝固偏析行为

采用差示扫描量热分析、高温共聚焦显微镜原位观察和定向凝固的方法研究了冷却速率对一种Cr-Ni-Mo-Ti-Al系高强度不锈钢元素偏析的影响规律。结果表明:试验钢的凝固顺序为:L→L+δ→L+δ+γ→L+δ+γ+TiN→δ+γ+TiN→γ+TiN;随着冷却速率的提高,凝固组织的二次枝晶间距逐渐降低,枝晶组织得到细化,二次枝晶间距与冷却速率之间的函数关系为λ2=86.7(GLR)-1/3;铸态组织中Mo、Ni、Al和Ti元素属于正偏析,Cr元素属于负偏析,其中Ni和Ti元素偏析程度较大,主要富集于枝晶间,Mo、Cr和Al元素偏析程度较轻,在铸锭中分布较均匀。凝固末期残余液相中Ti元素的富集导致形成AlN夹杂的倾向增加。冷却速率增加,Ni和Ti等元素偏析现象显著降低。

单分散Al-4.5wt%Cu合金粒子的制备与凝固过程模拟

使用脉冲微孔喷射法制备了粒径可控的单分散Al-4.5wt%Cu液滴,对液滴凝固成的粒子进行分析表征。结果表明:该粒子具有粒径均一、高球形度、热履历一致的优点。随着粒径的增长,粒子的内部微观结构由胞状晶变为树枝晶。建立了粒子凝固过程的传热数值计算模型,分析了粒子下落中温度、温度梯度变化及冷却速率与粒子微观组织形貌的关系。在本实验条件下,310.0μm粒子内部凝固组织为胞状晶,冷却速率为771.71 K/s;485.1μm粒子内部凝固组织为树枝晶,冷却速率为382.40 K/s。

不同钢种凝固模式的模拟分析研究

采用铸造模拟分析软件对3种6 t具有不同液固两相区温度区间的钢种进行了凝固过程的数值模拟分析。结果表明,不同液固两相区温度区间钢的凝固模式相差较大,按两相区温度区间的大小,其凝固模式呈现出由“U”型整体凝固模式向“V”型顺序凝固模式的转变。现场钢锭冒口解剖结果表明,一次缩孔深度与实际缩孔深度较相近,验证了模拟结果与现场试验结果具有较高的吻合度。

FLiNaK熔盐中CsF的定向凝固分离研究

熔盐反应堆采用氟化物熔盐作为冷却剂和燃料载体,运行后的燃料成分为铀、钍、裂变产物和载体盐,对裂变产物进行分离并回收有效组分复用,可以提高反应堆的运行经济性,并且使放射性废物最小化。定向凝固技术是利用多元混合物的相平衡特性和凝固过程元素迁移机制实现物质分离,具有工艺操作简单、无副产物产生等优点,有望用于燃料盐中裂变产物分离。在自制的冷棒式定向凝固实验装置上,研究了FLiNaK熔盐体系内典型裂变产物CsF在不同工艺条件下定向凝固后的含量分布。研究结果表明:通过控制冷却凝固速度,得到的凝固盐中Cs元素的含量在径向上呈现出梯度分布,由内向外依次递减,外侧凝固盐中Cs含量相较液相中最高降低约90%,表明燃料盐中裂变产物定向凝固分离具有一定的可行性。

铸造镁合金凝固过程数值模拟研究进展

镁合金以其轻量化、高比强度和良好的阻尼性能在汽车、航空航天等领域应用广泛。数值模拟通过再现铸造成形过程中的各类宏观和微观物理过程,可以调控组织、减少缺陷、提高力学性能和优化铸造工艺参数。本文综述了铸造镁合金在枝晶和共晶凝固组织模拟,偏析、气孔和热裂等缺陷模拟,以及力学性能预测等方面的研究现状,简要介绍了近两年在铸造镁合金成形工艺模拟方面的研究进展。最后,指出了当前铸造镁合金数值模拟研究存在的问题及发展方向。

顺序凝固工艺对大长径比装药缩松的影响研究

针对顺序凝固工艺对大长径比装药易形成缩松的问题,分别以受控生长期、自由凝固期的相界面形貌特征参数为中间量,建立了工艺参数到缩松体积的4层关联路径,选择TNT/RDX(33.8/65)炸药、长径比5∶1的装药模具,进行了正交仿真、极差分析以及Spearman相关系数计算,结果表明,降低水温、入水速度以及提高环境换热系数可提高受控生长期的相界面高度、开口角,从而降低自由凝固期的凝固区间最大厚度,最终减少缩松体积;工艺参数影响强弱为:水温、入水速度、环境换热系数;降低入水速度、提高环境换热系数可减少对低水温的依赖。本研究探明了顺序凝固工艺参数对大长径比装药相界面演化及缩松的影响机理,可为相关工艺设计提供理论支撑。

热挤压对快速凝固Al-Si-Fe-Cu-Mg合金显微组织及性能的影响

采用单辊旋淬法制备了快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金,采用了SEM对其进行观察分析。结果表明,快速凝固能够极大细化Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金组织,抑制Si相及β-Fe相的析出长大,且组织的细化程度呈梯度分布。对快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金进行了不同工艺参数的热挤压实验。结果表明,粉末包套热挤压工艺能够使快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg带材合金致密化,当挤压温度为400℃、挤压比为1∶16时,合金获得了较优异的力学性能,其屈服强度和抗拉强度分别达到了456 MPa和805 MPa,压缩率为9.3%。

IN718高温合金的新型热控凝固工艺优化

针对高温合金复杂薄壁铸件易出现欠铸、晶粒粗大和疏松等问题,开发了一种以“低温浇注、高温充型、顺序凝固”为特征的新型热控凝固工艺,研究了在1 380℃浇注温度下模壳温度(1 260~1 350℃)和抽拉速度(6~48 mm·min^(-1))等工艺参数对IN718高温合金圆柱试样组织的影响,并在优化工艺下进行了复杂薄壁特征结构件的成形试验。结果表明:随着模壳温度升高,试样的晶粒尺寸从2.33 mm增加到7.46 mm,且组织均匀性变差,断面等轴晶比例由98%降低到41%,疏松数量减少,尺寸减小。随着抽拉速度增大,晶粒尺寸从3.66 mm减小到2.69 mm,疏松数量增加,尺寸增大;当抽拉速度不小于24 mm·min^(-1)时,组织均匀性较好。最优工艺为模壳温度1 290℃、抽拉速度24 mm·min^(-1),采用该工艺可制备得到晶粒尺寸为0.81 mm、疏松面积分数仅为0.2%、最小壁厚为1.8 mm的IN718高温合金大面积薄壁特征结构件。

微量元素Zr对高温合金铸件凝固缺陷及持久性能的影响

高温合金中微量元素含量虽然极低,但是其对合金的高温性能产生的重要作用不可忽略。以Zr为例,其存在对高温合金铸造特性和高温力学性能的影响仍需要进一步探索。研究了微量合金元素Zr对K417合金凝固过程中凝固缺陷的形成、组织演变以及持久性能的影响。研究结果表明,Zr的加入会影响合金铸态组织中共晶组织的含量,同时也影响凝固过程中的固液相线。随着Zr含量的增加,凝固温度区间先下降后增加;从而影响合金铸造流动性以及组织凝固缺陷的形成。900℃、314 MPa下的持久性能测试结果表明,随着Zr含量的增加,寿命先延长后降低,Zr含量为0.07%时达到最大值。为铸造高温合金母合金中微量元素含量的控制,提高铸件冶金质量提供实验支撑。

浇铸温度对AZ31镁合金铸轧凝固焊合线的影响

基于φ880 mm×400 mm水平双辊铸轧机的实际工况,通过有限元模拟分析了浇铸温度对铸轧区AZ31镁合金凝固焊合线的影响规律。结果表明,浇铸温度对凝固焊合线位置影响较为明显,但对其形状影响较小。随着浇铸温度提升,凝固焊合线逐渐向出口靠近,边部Kiss点(K')和Kiss线上的凸点(K')连线与过K'点平行于铸轧方向的直线的夹角α先减小后增大。当浇铸温度为965 K时,铸轧过程中极易出现漏液,合适的浇铸温度范围为915~959 K。对比不同浇铸温度下的仿真结果,浇铸温度为945 K时,∠α最小,有利于缓解镁合金铸轧板带边裂。

两种凝固方式天然橡胶挥发性成分比较

为研究湿胶凝块中不愉快气味成分,通过气象色谱-质谱联用(GC-MS)分析方法对甲酸凝固及自然凝固制备的湿胶凝块挥发性成分进行分析比较。结果表明:不同凝固方式凝块挥发性成分存在差异,两种凝固方式的凝块中都含有异丁醛、2-甲基丙烯醛、丁烯酮具、三氯甲烷、二甲基二硫,其中甲酸凝块臭气挥发性成分中二甲基二硫含量为40.46%,自然凝固中二甲基二硫含量为20.37%,可能是导致天然橡胶凝块散发恶臭气味的主要原因之一。

凝固酶阴性葡萄球菌相关神经外科术后脑膜炎风险因素的临床研究

目的研究与凝固酶阴性葡萄球菌(CoNS)相关的神经外科术后脑膜炎的风险因素,并探讨CoNS的流行病学特征和治疗方法。方法对2020年6月至2022年6月期间神经外科手术后脑膜炎患者进行回顾性研究,并采用多因素回归方法分析CoNS相关神经外科手术后脑膜炎的风险因素。结果共收集279例脑脊液培养CoNS阳性的神经外科术后脑膜炎患者,占神经外科手术后所有细菌感染患者的9.5%(279/2950)。其中146例患者被诊断为脑膜炎,133例患者被确诊为污染。CoNS相关神经外科手术后脑膜炎患者中最常见的分别是表皮葡萄球菌(51.37%,75/146)、人葡萄球菌(20.55%,30/146)和溶血葡萄球菌(17.81%,26/146)。药敏试验表明,CoNS对青霉素G、红霉素和苯唑西林的耐药性分别为85.7%、79.6%和74.8%,对万古霉素、替加环素和利奈唑胺的敏感性为100%。单因素分析显示,开颅手术、恶性肿瘤、手术时长、脑室外引流和手术切口类型在CoNS相关术后脑膜炎组与污染组存在显著性差异;多因素分析显示,恶性肿瘤(95%置信区间1.551~5.314,P=0.001)和脑室外引流(95%置信区间1.582~5.030,P<0.001)是CoNS相关神经外科术后脑膜炎的独立危险因素。结论CoNS相关神经外科术后脑膜炎与开颅手术、手术时长、手术伤口类型等多种因素密切相关,其中患者患有恶性肿瘤和脑室外引流是它的独立危险因素。