定向凝固金属-气体共晶的研究进展

金属-气体共晶是由一个液相在凝固过程中同时生成一个固相和一个气相的反应,即Liquid→Solid+Gas。在定向凝固条件下,金属-气体共晶可以形成类似于棒状共晶的组织,即圆柱状气孔定向排列于金属基体中的藕状多孔结构。1993年乌克兰学者Shapovalov博士在美国申请的一项专利中提出了用这种定向凝固金属-气体共晶方法制备藕状多孔金属的新工艺。其后,美国、日本、英国等国纷纷开展了相关的研究。各种常见的金属被用来制备藕状多孔金属。2003年,清华大学的李言祥研究组在教育部博士点基金的资助下开始相关研究,2005年,昆明理工大学周荣教授获得科技部973前期研究专项的资助,两校开始合作研究。几年来,研究取得了积极的进展。本文从①金属-气体共晶定向凝固装备;②金属-气体共晶定向凝固理论;③金属-气体共晶定向凝固藕状多孔材料等几个方面,全面介绍定向凝固金属-气体共晶的研究进展以及我们自己的相关研究成果。

填埋气体迁移气-热-力耦合动力学模型的研究

基于连续介质力学 势弹性力学原理 ,运用多场耦合理论建立了填埋场中可压缩垃圾气体迁移耦合的动力学模型 ,并采用摄动法及积分变换法对该强非线性数学模型进行拟解析求解。通过算例对比分析 ,探讨了耦僵动力场中气压、温度和应力变化对可压缩气体迁移的影响 ,得出了垃圾气体迁移过程中的孔隙压力分布规律。结果表明 ,三场耦合作用与非耦合作用相对差别较大 ,耦合效应不能忽略。这为定量化研究垃圾气体在填埋场中的扩散状况以及污染气体的排放和收集、防止二次污染提供了可靠的理论依据。

固体电解质Ba_(0.98)Ce_(0.8)Eu_(0.2)O_(3-α)的离子导电性及其燃料电池性能

用高温固相反应法合成了非化学计量组成的Ba0 .98Ce0 .8Eu0 .2 O3 -α固体电解质。用粉末XRD技术鉴定了其晶体结构 ;用气体浓差电池和氢的电化学透过 (氢泵 )法研究了在 6 0 0～ 10 0 0℃下的质子和氧离子导电特性 ;研究了样品的H2 空气燃料电池性能 ,并与化学计量组成的BaCe0 .8Eu0 .2 O3 -α固体电解质进行了比较。实验结果表明 ,这 2个样品均为钙钛矿型斜方晶单相结构 ;在H2 气气氛和 6 0 0～ 10 0 0℃温度下 ,皆为良好的质子导体 ,且Ba0 .98Ce0 .8Eu0 .2 O3 -α具有较高的质子迁移数 ;在O2 气气氛中 ,这 2个样品均是氧离子与电子空穴的混合导体 ,具有几乎相同的氧离子迁移数 ;在燃料电池条件下 ,Ba0 .98Ce0 .8Eu0 .2 O3 -α具有较高的混合离子 (质子 +氧离子 )迁移数。

金属泡沫材料研究进展

综述了金属泡沫材料的各种制备方法。液相法制备金属泡沫材料包括气体吹入法、固体发泡剂法和固体气体共晶凝固法、熔模铸追法、渗流铸造法、喷射沉积法以及粉末加压熔化法等制备方法。釆用金属粉末烧结法、浆料发泡法等制备工艺可以从固相制备金属泡沫材料。电沉积法以及气相沉积法可用于制备高孔隙率的金属泡沫材料。最后简要总结了金属泡沫材料的应用。

定向凝固多孔Cu热沉传热性能的实验研究

利用定向凝固多孔Cu制备了气孔呈定向规则排布的多孔Cu热沉,对沿孔长方向长度20 mm热沉的传热性能进行了实验研究.实验结果表明,定向凝固多孔Cu热沉具有优异的传热性能,当气孔率为29%,平均孔径为400μm时,热沉的换热系数可以达到5 W/(cm^2·K),沿孔长垂直方向将定向凝固多孔Cu切割成沿孔长方向排列的2段后,其换热系数可以提高到6.5 W/(cm^2·K).这说明当定向凝固多孔Cu沿孔长方向的长度较大时,通孔率降低限制了热沉的传热性能.

定向凝固多孔铜热沉传热性能的理论分析

对定向凝固多孔Cu热沉的传热性能进行理论分析和预测,并将定向凝固多孔Cu热沉传热性能的理论预测结果与实验结果进行了比较.结果表明,将定向凝固多孔Cu热沉单元进行肋片等效,由于实际热沉所用多孔Cu结构与其理想结构存在偏差,理论预测结果远高于实验结果;引入通孔率和通孔孔径对理论预测结果进行修正后,理论预测结果与实验结果吻合.定向凝固多孔Cu的结构是影响热沉传热性能的根本因素,根据理论分析,沿孔长方向长度为20 mm时,具有优异传热性能的热沉的定向多孔Cu部分应具有如下结构:孔径0.1—0.6 mm;气孔率30%—70%;高度≥4 mm.

定向凝固多孔铜热沉传热的分段强化

通孔率测试表明定向凝固多孔铜通孔率随其沿孔长方向长度的减小而线性增大。该文采取分段的方法以提高多孔铜的通孔率。分段后定向凝固多孔铜热沉的传热性能显著提高,4段式热沉在进出口压差为12kPa时,其换热系数可以达到6W/（cm^2·K）,比未分段前提高了50%-70%。实验结果表明：通过分段使得多孔铜的通孔比例达到80%以上时即是比较合适的分段情况。当给定定向凝固多孔铜的初始结构参数时,可以根据多孔铜通孔率与其沿孔长方向长度之间的线性关系得到合适的分段数。