电场对钢液/氧化铝夹杂物的界面能的影响研究

文章利用高温电润湿研究了电场电压对钢液与Al_(2)O_(3)夹杂物两相间的界面自由能的影响,并通过杨氏方程对实验结果进行了验证。通过高温电润湿可知,随着电压的增大,钢液与Al_(2)O_(3)夹杂物两相间的接触角逐渐减小,当电压增加至20 V时(阈值),两相间的接触角不再变化。利用高温电润湿实验得到的接触角,通过杨氏方程可证明:随电压的增大,钢液与Al_(2)O_(3)夹杂物两相间的界面自由能逐渐减小。

CSH-蒙脱石界面能对水泥固化蒙脱土抗压强度的影响

为探明水化硅酸钙(CSH)凝胶-蒙脱石界面能对水泥固化蒙脱土无侧限抗压强度的影响,通过分子动力学模拟方法对蒙脱石和CSH结合界面区能量进行定量计算,并结合灰色关联度分析和X射线衍射(XRD)表征,讨论模型的正确性和偏差来源。研究表明:CSH-蒙脱石界面能由范德华力、氢键能与静电作用组成;CSH-蒙脱石界面能与水泥固化蒙脱土无侧限抗压强度具有较好的相关性,界面能随着水分子数增加而降低,随着蒙脱石层数增多而先减小后增大;通过调整水胶比及胶土比可使CSH-蒙脱石界面处斥力达到最大或引力达到最小,进而控制水泥固化蒙脱土无侧限抗压强度性能达到最优。

基于从头算分子动力学的金属/氧化物-水界面能带排列

金属/氧化物的界面能带排列对于理解电化学界面有至关重要的作用。本文介绍了如何基于从头算分子动力学模拟得到金属/氧化物-水界面的能带排列。计算能带排列可与实验能带排列直接进行比较,以获得该电位下分子层面上的理解。金属界面的能带排列可与实验测定的零电荷电位对比,半导体氧化物界面的能带排列可与实验上零电荷点下测定的平带电势相比较。

Al-Cu合金GP区的价电子结构与界面能

考虑温度对点阵常数的影响,运用固体经验电子理论,在实验时效温度区间,对Al-Cu合金GP区的价电子结构进行计算,并在此基础上计算了GP区与基体间的界面能。计算得到的价电子成键结果表明,Al原子和Cu原子之间的结合倾向最大,在时效过程中,Al和Cu原子容易以GP区形式出现;GP区有较强的共价键络,是Al-Cu合金时效硬化的重要原因;GP区与基体间的共格界面能较低,是GP区生长的有利条件。

捕泡法进行气体润湿性定量评价及界面能计算

理论和实验表明气体润湿程度对凝析气藏气井产能有较大影响，但目前气体润湿性主要通过室内实验进行定性评价，缺少气体润湿性定量评价方法。为此，提出了采用捕泡法进行气体润湿性定量评价及固体表面能和固·液界面能的计算，并进行室内实验证实其可行性。实验结果表明，捕泡法实现了“固-液-气”体系中气体润湿性评价的可视化与定量化。此外，气体润湿性与黏附张力的关系为实现气体润湿从而提高凝析气藏产能提供了理论依据。

硫化锰与奥氏体之间半共格界面比界面能的理论计算

根据错配位错理论 ,提出了对钢中MnS与奥氏体之间半共格界面比理论计算方法 ,包括比界面能σ1,侧面上的比界面能σ2 ,MnS沉淀初期侧面上的比界面能σ′2 和平均比界面能的计算。当MnS尺寸很小时(≤ 10 0nm)MnS长短轴比为 5 3,当继续长大时 ,长短轴比值降低至 1

强界面能各向异性下二元Ni-Cu合金枝晶生长过程的相场法模拟

基于Wheeler模型和Eggleston修正强界面能各向异性的方法,建立耦合溶质场和温度场的相场模型,模拟强界面能各向异性下Ni-Cu合金枝晶生长过程。结果表明:在强界面能各向异性作用下,界面方向枝晶生长不连续且枝晶出现棱角;由于枝晶尖端温度梯度和溶质梯度较大,枝晶生长迅速。当界面能各向异性强度低于临界值时,枝晶尖端生长速度随界面能各向异性强度的增加而增大;当界面能各向异性强度等于临界值时,枝晶尖端生长速度下降4.34%;当界面能各向异性强度大于临界值时,枝晶尖端生长速度随界面能各向异性强度的增加先增大到极大值后逐渐减小。当无量纲热过冷度较小时,晶体平衡形貌为类矩形;随着无量纲热过冷度的增加,晶体平衡形貌向枝晶转变,枝晶尖端生长速度先呈幂指数增加,然后呈线性增加,枝晶生长由扩散控制转变为动力学控制。

Al-Ag合金η型GP区的强化作用和界面能分析

考虑温度对晶格常数的影响,运用固体与分子经验电子理论,对Al-Ag合金的η型GP区的价电子结构进行计算;在此基础上,运用Becker推广模型,对该体系的η型GP区与基体之间的界面能进行预测。从计算得到的各种价电子成键结果中发现,η型GP区的Ag-Ag原子之间的结合倾向最大,表明时效过程中,Ag原子容易以η型GP区的形式出现偏聚;与原合金的均相过饱和固溶体相比,η型GP区有较强的共价键络,是Al-Ag合金时效硬化的重要原因;η型GP区与基体的共格界面能较基体晶粒间的界面能低,是η型GP区形成和生长的有利条件,同时计算结果体现了温度对界面能的影响。

氨水介质中硫酸钾结晶界面能对结晶的影响

采用诱导期的方法测定界面能。选用了不同添加剂 ,如六次甲基四胺、高价铁离子、磁场、十二烷基苯磺酸钠、OP乳化剂等 ,与空白实验结果对比 ,研究各种添加剂对硫酸钾的结晶过程的影响。结果表明 :可以利用添加剂来增大结晶过程中的界面能 ,从而抑制自发成核过程的发生 ,促进晶体的生长。通过实验选择出了高价金属离子或阻垢剂 ,如三价铁离子或十二烷基苯磺酸钠 ,都能达到增大结晶界面能 ,改善晶体粒度的预期目的。

零蠕变法测量固-固相界面能研究

金属多层膜在高温低应力条件下发生弹性蠕变时,由于膜的塑性流动,使得测量金属固固相界面能成为可能。介绍了一种测量金属固-固相界面能的方法——零蠕变法,并着重阐述双向零蠕变法的原理和设备。

晶粒生长中高界面能各向异性的相场模拟

建立了一个能够模拟纯物质的计算有效的相场模型,该模型考虑了强动力学各向异性和高各向异性界面能。采用数值计算模拟了各种程度的各向异性(强动力学和高各向异性界面能)。在界面各向异性系数变化中,平衡晶体形貌从光滑过渡到出现角部,这之间有一临界值。小于临界值时,生长速度随界面能各向系数的增加单调增加;各向异性系数大于临界值时,随界面能各向系数的增加生长速度减小。在过冷度的变化过程中,生长速度从受热扩散控制转变到动力学控制,在热扩散控制时,生长速度随过冷度增加而增加,枝晶尖端半径随温度增加而减小;在动力学控制时生长速度和枝晶尖端半径随过冷度增加而增加,这与传统的微观可解理论认为R2V=CONSTANT有所违背。

Al-Ag合金GP区的价电子结构与界面能

运用固体经验电子理论,对Al-Ag合金GP区?相的价电子结构进行计算,并且在此基础上计算了GP区和基体的界面能。从计算得到的价电子成键的结果中,发现Ag-Ag原子之间的结合倾向最大,表明时效过程中,Ag-Ag原子容易出现偏聚。GP区有较强的共价键络,是Al-Ag合金时效硬化的重要本质原因。从电子成键角度阐明GP区与基体的共格界面能较低,是GP区能够生成长大的重要原因。

相场法模拟界面能各向异性对枝晶生长行为的影响

采用修正的相场模型，模拟了纯物质在深过冷条件下界面能各向异性对晶体生长行为的影响。结果表明，各向异性模数很小时，枝晶形态为典型的海藻晶；当各向异性模数较大但仍小于临界值(1／15)时，枝晶形态为光滑枝晶；而当各向异性模数大于该临界值后，某些方向的生长将消失，呈现为棱面枝晶形态。当各向异性模数小于临界值(1／15)时，枝晶尖端生长速度随各向异性的增强而线性增大；当各向异性模数大于0．1后，枝晶尖端生长速度增大、速率减小并逐渐趋于定值。强各向异性与弱各向异性下的情况类似，枝晶尖端生长速度都表现出随界面厚度参数的减小而逐步收敛的趋势。

Cu在贝氏体钢铁素体中的比界面能及熟化速率计算

0.06C-0.40Cu贝氏体钢铁素体中析出ε-Cu与基体保持Kurdjumov-sachs半共格关系,错配位错理论计算出ε-Cu与基体的比界面能随温度升高而增大,Cu在823 K的扩散速率比在723 K大1 000倍,ε=Cu熟化速率提高10倍左右。当ε-Cu析出尺寸为4.5 nm,520℃熟化速率0.312 7 nm^(-1/3),得出ε-Cu颗粒尺寸为9.92 nm,钢的屈服强度提高142.8 MPa。

Al-Zn合金GP区的价电子结构及界面能

运用固体经验电子理论计算Al-Zn合金GP区的价电子结构,并运用其价电子结构的信息计算其与母相的界面能。结果表明,由于GP区晶胞最强键上的共价电子数远比纯Al晶胞最强键共价电子数多,Al原子极易与Zn原子形成共价键,所以在Al-Zn合金中即使以最快速度淬火,也能在淬火过程中形成GP区,且合金硬度在GP区开始形成时就稳步上升,而于中间相形成前达到最大值。运用EET理论计算界面能是简便且行之有效的方法。

CVD金刚石薄膜的界面能量分析

分析了CVD金刚石薄膜的界面能量情况,并由此研究了金刚石成核几率、晶核取向。

Fe-Mn-Si基合金共格界面能的离散点阵平面分析

结合合金的相变热力学对离散点阵平面 (DLP)模型进行了改进 ,使之能够处理多元置换型合金中诸如马氏体与奥氏体这类化学成分相同而结构不同的两相共格界面能 .利用改进的 DLP模型计算了 Fe- Mn- Si基合金的 {1 1 1 }fcc//{0 0 0 1 }hcp共格界面能 ,分析了温度、合金成分对它的影响 ,结果表明 ,与它们对层错能的影响一致 .体系的共格界面能作为马氏体相变临界驱动力ΔGγ→εMs 中的阻力项所占的比例小于 1 0 % .

表面活性剂对氟硅酸钠、氟硅酸钾及二水硫酸钙的界面能的影响

从界面能方法和结晶理论入手 ,研究了磷酸介质中表面活性剂对氟硅酸钠、氟硅酸钾、二水硫酸钙结晶生长的影响。利用薄层浸润法测定固液间的接触角 ,计算上述三种物质在磷酸介质中的固液界面能 ,研究得知 :最先析出氟硅酸钠 ,其次是氟硅酸钾 ,最后是二水硫酸钙 ;而且添加表面活性剂使界面能增大 ,其中聚乙二醇 10 0 0 0、OP乳化剂和十二烷基苯磺酸钠阻垢效果明显 。

铝镁合金固-液界面能分子动力学模拟与计算

通过实验及计算测得准确的固-液界面能,对于理解并掌握该合金凝固及形核的过程具有很大的帮助.用分子动力学方法对铝的均质形核过冷度进行了模拟,运用模拟得到的均质形核过冷度计算得到对应固-液界面能的值.进一步得到了Al在熔点温度下其理想光滑固-液界面的固-液界面能σ0,通过σ0对铝在不同温度下及Al-Mg在共晶温度和成分点的固-液界面能进行了预测.计算结果发现:不同均质形核过冷度计算得到的Al在熔点温度下其理想光滑固-液界面的固-液界面能σ0分别为0.199 8,0.199 9,0.199 8J/m2;由σ0对Al-Mg合金固-液界面能的预测的结果及凹槽法所得到的实验值分别为0.155 1J/m2和0.149 2±0.019 4J/m2,其误差小于4%.

第一性原理计算Au-Ag共格界面能

应用基于密度泛函理论的第一性原理赝势理论,采用近似方法建立Au-Ag互以(100)面结合的共格界面模型,并定量计算该界面能的大小为0.0741 J/m^(2).