Au-Ag-Al系相图的热力学优化和计算

使用计算相图方法(CALPHAD)计算Au-Ag-Al的三元相图时,三个边际二元相图(Au-Al,Au-Ag,Ag-Al)的准确性对三元相图的计算有很大的影响,目前Au-Al边际二元相图存在着一定的矛盾。在综合评估Au-Al体系实验数据的基础上,优化和计算了Au-Al合金体系的平衡相图,使用置换式溶体溶液模型描述Au-Al体系中液相、Bcc和Fcc相的吉布斯自由能,分别用亚点阵模型(Al)(Au)_(4)、(Al)_(3)(Au)_(8)、(Al)(Au)_(2)、(Al)(Au)和(Al,Au)_(2)(Al,Au)描述AlAu_(4)、Al_(3)Au_(8)、AlAu_(2)、AlAu和Al_(2)Au相,通过Pandat软件优化得到一组各相的热力学参数,计算得到的Au-Al相图与实验数据和热力学数据相吻合。结合Au-Ag和Ag-Al的热力学参数,计算了Au-Ag-Al液相面投影图和等温截面图,液相面投影图显示该三元系存在8个四相平衡反应,对Au-Ag-Al合金的研究具有指导意义。

Pt-Pd-Ni体系相图与热力学研究进展

铂基催化剂具有活性高、选择性好、电化学稳定性佳等优点,在工业催化和燃料电池领域具有非常重要的地位。然而,由于成本较高、可用性较低限制了其实际发展。因此,有必要优化铂基催化剂的利用率,设计低成本和高稳定性的铂基催化剂。本研究首先介绍了在燃料电池催化剂领域具有应用前景的Pt-Pd-Ni系合金电催化剂的发展和研究现状,然后详细介绍了Pt-Pd-Ni体系的三个二元系相图与热力学评估数据和研究进展,并对Pt-Pd-Ni三元系的一些实验研究进展和今后的研究工作提出展望,对不同相结构对催化性能的影响进行了分析和讨论。通过Pt-Pd-Ni系相图和相结构等的研究将为燃料电池用新型贵金属合金催化材料的设计及工业应用奠定理论和实验基础。

基于五元体系Na^(+),K^(+),Mg^(2+)// Cl^(-),SO_(4)^(2-)-H_(2)O相图的硫酸钾生产工艺研究及应用

国内外采用硫酸镁转化法生产硫酸钾的工艺一般为两段转化法,其主要理论依据是25℃K^(+),Mg^(2+)//Cl^(-),SO_(4)^(2-)-H_(2)O体系相图。对于硫酸盐型盐湖或利用硫酸盐和氯化钾转化法生产硫酸钾的生产企业,生产原料中会不可避免地存在较多的可溶性杂质,物料为五元体系属性。通常,硫酸钾生产的3个工艺过程(光卤石分解、钾混盐转化、硫酸钾合成),需运用K^(+),Mg^(2+)//Cl^(-)-H_(2)O或K^(+),Mg^(2+),Na^(+)//Cl^(-)-H_(2)O三元、四元简单体系相图和K^(+),Mg^(2+)//Cl^(-),SO_(4)^(2-)-H_(2)O交互四元体系相图指导生产;由于五元体系引入了较多的氯化钠,导致工艺过程与相图存在较大偏差。本文以罗布泊盐湖卤水为研究对象,通过构建五元介稳体系相图,探讨了相图分析的理论依据和相关控制参数。结果表明:Na^(+),K^(+),Mg^(2+)//Cl^(-),SO_(4)^(2-)-H_(2)O五元体系介稳相图可以解释成矿机理,反映生产过程,并确定钾混盐转化温度控制在28℃较为适宜;通过计算还可获得工艺参数,具有便利、统一的优点。

四元体系(NaB_(5)O_(8)+KB_(5)O_(8)+RbB_(5)O_(8)+H_(2)O)288.15 K固液相平衡与相图研究

我国东台吉乃尔盐湖卤水中锂钾硼含量显著,水盐体系相平衡与相图为盐湖矿物的分离提取提供了理论基础。本文对四元体系(NaB_(5)O_(8)+KB_(5)O_(8)+RbB_(5)O_(8)+H_(2)O)在288.15 K时的相平衡与相图采用等温溶解平衡法研究,实验得出溶解度以及平衡液相的密度和折光率这两个主要物化性质,分析且鉴定出存在的盐湖矿物种类。研究发现:288.15 K时,该体系稳定相图中的共饱点(NaB_(5)O_(8)·5H_(2)O+KB_(5)O_(8)·4H_(2)O+RbB_(5)O_(8)·4H_(2)O)的液相组成为w(NaB_(5)O_(8))=9.02%、w(KB_(5)O_(8))=0.47%、w(RbB_(5)O_(8))=0.21%,且3种盐类矿物(NaB_(5)O_(8)·5H_(2)O、KB_(5)O_(8)·4H_(2)O、RbB_(5)O_(8)·4H_(2)O)的体系没有固溶体或复盐生成。三个矿物中RbB_(5)O_(8)·4H_(2)O的结晶区面积最大,溶解度最小。液相的折光率和密度均随Z(NaB_(5)O_(8))的增加呈规律性变化,密度和折光率均采用经验公式进行相对误差计算,所得计算值与实验值吻合较好。

中子毒物硼和钆在乏燃料后处理中的应用及合金相图研究

随着我国核电站在建及运行的反应堆日渐增多,乏燃料的产生、运输和储存成为核工业面临的严峻难题。对卸载出的巨量核废乏燃料,采用闭环处理循环利用,比传统深埋更加环保和安全。采用添加中子毒物的核结构材料制造相关设备和仪器,可以保障乏燃料后处理过程的运行安全。基于核工业应用要求,针对乏燃料后处理常用的316L不锈钢、Ti35、Zr等材料添加B或者Gd的相图展开调研,结果显示B和Gd可明显提高结构材料的中子吸收效果,但B和Gd的化学性质与过渡族金属Fe,Ti,Zr等相差甚远,除α-Zr最多固溶2.8%Gd(原子数分数)以外,B和Gd均不能大量固溶于常规金属合金体系中,强制添加势必对合金力学性能或耐蚀性能带来巨大危害。可采用团簇模型的合金设计理念,通过含B和Gd化合物相均匀析出或者复合的制造工艺以及Zr-Gd、Ti-Gd体系的多元合金化,引入互溶的中间相,增加难以固溶的元素的固溶度,以此解决中子毒物B和Gd在乏燃料后处理中的应用瓶颈。

KNO_(3)-NaNO_(2)-KNO_(2)三元系相图筛选及物性测试

为研发出与太阳能热发电技术相匹配的新型传/蓄热熔盐材料,选取KNO_(3)、NaNO_(2)和KNO_(2)作为研究对象,基于亚正规溶液模型对KNO_(3)-NaNO_(2)-KNO_(2)三元系相图展开热力学理论计算,同时采用相图软件FactSage 8.2对该体系相图进行模拟,结合试验确定体系共晶点,并对优选熔盐的储热能力进行研究。结果表明,采用亚正规溶液模型计算的三元熔盐的共晶点数据具有较高的准确性。优选出的混合熔盐的组成为42.0%KNO_(3)-48.5%NaNO_(2)-9.5%KNO_(2)(百分数为物质的量分数),实测熔点为139.8℃,熔化终止点为146.3℃,熔化热为71.1 J/g,分解温度为652.0℃,平均液态比热容约为1.48 J/(g∙K)。

RbCl+CsCl+PEG1000+H_(2)O混合溶剂体系288.2 K相图及应用

铷铯化合物盐性质相近、结构相似,在氯化物溶液中极易形成混晶,通过在水中引入聚乙二醇(PEG),形成聚乙二醇+水混合溶剂,有望影响铷铯混盐结晶析盐规律。论文采用等温溶解平衡法开展了288.2 K下混合溶剂体系RbCl+CsCl+PEG1000+H_(2)O〔溶剂中PEG1000的质量分数(w%)分别为20%、40%〕相平衡实验研究,提出了基于混合溶剂体系相图的铷、铯分离纯化工艺概念流程。研究结果表明,288.2 K下混合溶剂体系RbCl+CsCl+PEG1000+H_(2)O仅存在固-液相平衡关系,固液平衡相图包含3个结晶相区,分别对应RbCl、CsCl和固溶体[Cs_(x),Rb_(1-x)]Cl结晶区。随着混合溶剂中PEG1000质量分数R的增加,CsCl和RbCl在混合溶剂中的溶解度逐渐降低。比较而言,当w%=20%时,体系中的RbCl和CsCl单盐结晶相区面积更大。根据铷、铯分离纯化工艺概念流程,计算了初始组成为w_(CsCl)=0.4000,w_(RbCl)=0.6000时,添加两种不同混合溶剂时RbCl的产品收率,结果表明,w%=40%的混合溶剂(PEG1000+H_(2)O)获得的收率更高。

蕲艾精油纳米乳的制备及伪三元相图的绘制

目的 制备蕲艾精油纳米乳,提高艾叶精油稳定性,解决艾叶精油易挥发、易变质、不易长期保存的问题。方法 采用机械法制备蕲艾叶精油纳米乳,通过离心实验筛选乳化剂泊洛沙姆188、吐温20、吐温80,助乳化剂无水乙醇、甘油、正丁醇,以及油水相的比例,制备的乳剂通过粒径分析仪、光学显微镜对粒径、PDI、ζ电位、形态表征。采用含水量-电导率法绘制蕲艾精油纳米乳伪三元相图,确定最佳处方工艺。结果 经筛选制备的蕲艾精油纳米乳最佳工艺为:乳化剂泊洛沙姆188、助乳化剂无水乙醇、油相大豆油、水相为去离子水、该乳剂的粒径91.1nm、ζ电位-6.63mv、PDI为0.225、Km值为0.375,高速离心后未见沉淀以及油水分离。结论 用该方法制备的蕲艾精油纳米乳制备工艺简单,稳定性好,为进一步推广蕲艾精油打下基础。

镍基粉末高温合金的热力学相图计算

相图计算可以为多元合金热处理工艺的制定提供重要的参考依据。利用Thermo-Calc软件对三种不同Al、Ti含量的镍基粉末高温合金进行了相图计算,得出三种合金在400~1400℃下平衡相的类型、组成和存在温度范围。研究了不同Al、Ti元素含量对合金相组成的影响规律,结果表明Al、Ti含量的增加会抑制μ相的析出,使μ相的析出温度降低,但会促进σ相的析出,提高σ相的析出温度。

一维交替在位作用(t-U-X)模型的基态相图

在弱耦合条件下,我们研究了奇(Uo)、偶(Ue)晶格上不相等Hubbard相互作用的一维非常规t-U-X模型的量子特质。在四分之一填充时,在 的情况下,不相等的在位排斥相互作用导致umklapp过程的发生。玻色化和重整化群分析有助于获得基态相图,包括一个单相超导序的金属相和分别具有自旋密度波和电荷密度波的二个绝缘相。

亚共晶合金晶粒尺寸与相图变量相关双参数模型的检验

提出用于描述晶粒尺寸与工艺条件和相图变量相关联的简单双参数数学模型,然而,这些模型还没有通过良好的实验数据进行充分检验。采用精选的亚共晶合金实验数据检验这些模型,并提出实验数据的选择标准。采用这些双参数模型拟合被选择的实验数据,检查曲线的拟合质量和适用性,从而确定与实验数据吻合更好的数学模型。基于数据分析,探讨溶质元素细化晶粒尺寸的机理。结果表明,晶粒尺寸与合金凝固间隔之间存在明确的依赖关系,这种关系可采用P变量加以描述。晶粒尺寸对凝固间隔的这种明显依赖表明,在充型和凝固过程存在对流的铸锭和铸件中,与枝晶破碎有关的机理是控制溶质元素细化晶粒的主要运行机制。

二组分体系气液平衡相图实验的再讨论与改进

在传统二组分体系气液相平衡相图实验中使用的沸点测定仪虽盛行多年,却暗藏一个未被关注而影响深刻的理论性设计缺陷,系统内由于气相冷凝液的产生使相数增加而违背了相律,冷凝水的温度对气相冷凝液的组成有明显影响。该文在理论和应用层面分析和探讨了原有装置存在的主要问题,重新设计了二组分体系气液平衡相图原位测试装置。该装置可实现对气相物质的原位监测而不需要产生气相冷凝液,能够消除传统实验在理论建立和测试应用中长期存在的矛盾点,解决物理化学实验教学中的这一问题,使实验装置符合实验原理,提高了实验精确度,可为物理化学实验仪器的开发提供借鉴。

CaCl_(2)-CaF_(2)-CaO三元体系的相图计算

基于Calphad方法,首先对CaCl_(2)-CaO、CaCl_(2)-CaF_(2)和CaO-CaF_(2)体系进行了系统的热力学评估和优化。采用置换溶液模型来描述液相和固溶体相的吉布斯自由能,所有中间相因其固溶区域十分有限而近似处理成准化学计量比化合物,且其自由能依据Neumann-Kopp规则定义。其次,利用Muggianu溶液几何模型将优化获得的所有子二元系的模型参数扩展至CaCl_(2)-CaO-CaF_(2)三元体系。最后,对共晶点进行配样和差示扫描量热法(DSC)测试,通过引入三元交互参数使计算结果与试验数据一致,从而获得了一套自洽的CaCl_(2)-CaO-CaF_(2)三元体系热力学数据库。

察尔汗盐湖卤水生产低钠盐水盐体系相图研究

察尔汗盐湖存在氯化钾少、氯化钠多的资源特点,目前的资源开发一般主要是生产氯化钾为主的钾肥,副产物氯化钠通常堆弃在尾矿场。低钠盐作为一种含有少量氯化钾的食用盐,因其具有较强的心血管保健作用而越来越受大众的欢迎。文章以15℃条件下K^(+)、Na^(+)、Mg^(2+)//Cl^(-)-H_(2)O四元水盐体系相图作为理论分析工具,系统阐述察尔汗盐田卤水精制低钠盐的原理,并利用相图计算整个精制过程的物料平衡。

氯化钾浮选尾盐溶矿回收钾相图分析及工艺研究

通过对冷分解—正浮选工艺生产氯化钾排出尾盐的研究,针对不同氯化钾含量的尾盐,利用水盐相图进行尾盐分解最佳需水量的确定,并对尾盐分解液蒸发分析,对在相图中处于钾石盐结晶区的尾盐分解液进行兑卤研究,确定最佳兑卤比例,兑卤完成液经盐田摊晒可得到生产氯化钾所需光卤石,提高钾资源利用率,为企业创造可观的经济效益。

NaF-Na_(3)PO_(4)-H_(2)O体系相图与热力学模型

NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系是稀土矿物加工的典型盐水体系,开发氟、磷回收工艺需要该体系的相图和热力学模型支持。利用等温溶解平衡法测定了273.15 K、298.15 K、323.15 K和348.15 K的固液相平衡数据,并基于eNRTL模型框架构建了该体系从最低共熔点到348.15 K的热力学模型。实验结果表明:NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系存在NaF、Na_(3)PO_(4)·12H_(2)O、Na_(3)PO_(4)·8H_(2)O和复盐NaF·2Na_(3)PO_(4)·19H_(2)O 4个固相物种;其中复盐在各温度均占据三元体系的主要相区,磷酸钠水合物的相区极窄,很难单独成盐,NaF相区相对较大并随温度升高而增大。热力学模型研究较好地表达了NaF–H_(2)O、Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系的多温离子活度系数、溶液渗透系数、二元体系相图,获得了盐水作用参数和6个固相的热力学数据;通过对三元体系多温相图数据的有效表达,获得了盐-盐作用参数和复盐的热力学数据,在此基础上推测了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系相图结构,获得了难以实验测定的9个零变量点和9条单变量共饱和线,从而得到了全部固相的平衡相区,并给出了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系完整相图,为更复杂体系的热力学表达以及工业应用提供了参考依据。

基于相图理论分析釉的组成与性状的关系

以CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)三元相图为基础,在SiO_(2)、CaO·SiO_(2)、CaO·Al_(2)O_(3)·2SiO_(2)三角形区域中的四个析晶区对应配制四种釉料:透明釉、结晶釉、乳浊釉和无光釉。通过四种釉料烧成制品的外观观察和性状分析,对相图四个析晶区域展开分析和讨论,从而揭示了各种釉料的化学组成与性状的关系,以及釉料之间的变化规律。

水盐体系相图与盐湖资源开发利用研究

当前,水盐体系相图的研究和盐湖资源的开发利用都是与水资源和盐类相关的重要课题。水盐体系相图能够帮助人们深入理解水和盐之间的相互作用以及它们的溶解特性,从而对水资源的管理和利用提供指导和参考。盐湖资源作为一种重要的天然资源,具有丰富的盐类储量,对化学工业、能源和农业等领域的发展具有重要的意义。基于此,文章简单讨论水盐体系相图以及对盐湖资源开发利用的作用,深入探讨盐湖资源开发利用要点,以供参考。

异丙醇-环己烷双液系相图实验中的几点探讨和误差分析

异丙醇-环己烷双液系相图是大学物理化学实验中关于相平衡知识运用的一个实验项目。本文对实验过程中几个值得推敲的问题从理论上进行深度分析。解析清楚后,更便于学生深刻理解实验原理,明白哪些具体操作会带来实验误差,哪些操作即便不准确也不会造成实验结果有偏差。结果表明:在具体形状的圆底烧瓶里加热异丙醇和环己烷两组分系统,能得到固定沸点;加工圆底烧瓶时应在保证能取液分析的前提下尽可能小,以免小槽内液体的组成与待测气相组成偏差过大;固定外压下,恒沸点及恒沸组成固定;每次为了改变系统组成加入一定量的异丙醇时,实际移取液体体积与设定体积若有偏差,对绘制相图并无影响。

相图在冶金材料中的应用研究进展

相图是研究材料相变行为和相组成的重要工具,在冶金材料领域具有广泛的应用.本文分析了相图在冶金材料中的应用研究进展,包括相图的基本概念、相图的实验测定方法、相图在合金设计和材料加工中的应用等方面.通过对相关文献的分析和总结,探讨了相图在冶金材料中的重要作用以及未来的发展方向.