平衡相变与非平衡相变的临界统一

平衡相变与非平衡相变虽然是不同质态背景下的相变,但其临界行为却有极大的相似性。在一般相变的规格化模型基础上,两类相变的临界行为可由统一的理论来描述。本文以非平衡相变的规格化模型为基础,考察了两类临界现象在参考态、势函数、相关函数、可标数、可标度性、临界指数、标度律和普适性方面的相互关系,论证了两类相变的临界统一性,从而看出非平衡相变的临界理论比平衡相变临界理论更丰富、普适,平衡相变的临界现象可作为非平衡相变的临界现象的极限而含于同一理论体系中。

非平衡相变与平衡相变的临界相似关系及其统一性(英文)

在ＮＰＣ规格化模型的基础上，充分注意了平衡相变与非平衡相变两类临界现象间的主要差异和相似之处，从参考态、势函数、相关函数、临界可标度性、临界指数、标度律、临界普适性等方面考察了这两类临界观象的相互关系．结果表明，平衡相变临界观象（ＥＰＣ） 可看作是非平衡相变临界现（ＮＰＣ） 的一种特殊情况，平衡相变的临界标度律是非平衡相变临界标度律关系族中的一组关系式，即ＮＰＣ标度律具有更大的普适范围，这说明ＥＰＣ与ＮＰＣ 在临界标度性方面可由统一的理论来描述，在一定的条件下两者可统一起来．

挥发油非平衡相变对脱气影响的定量评价模型

为了定量评价非平衡相变对油气系统脱气的影响和准确确定不同采油速度下油气系统的泡点压力,以亨利模型为基础,考虑挥发油非平衡相变,建立了考虑压降影响的气体溶解度计算模型。利用变压器油和二氧化碳组成的油气系统在不同压降速度下进行脱气实验,分别测量非平衡相变和平衡相变状态下的脱气速度,经计算、拟合得到表征油气系统非平衡性的重量函数,最后计算出不同压降速度时的脱气速度和泡点压力,并定量评价非平衡相变对脱气的影响程度及泡点压力偏离程度。考虑油气系统非平衡相变模型的计算精度高于未考虑非平衡相变的亨利模型,计算结果表明,挥发油藏开发过程中,油气非平衡相变降低了油藏泡点压力,延缓了挥发油脱气进程,压力降落速度和压力降落幅度决定非平衡相变对脱气的影响程度:压力降落幅度越大、压力降落速度越大,非平衡相变对脱气影响越明显,泡点压力越低、脱气速度越小。

非平衡相变的临界标度理论及普适性

综述了作者近年来在非平衡相变临界（ Ｎ Ｐ Ｃ） 标度理论及普适性研究的进展。主要包括一般 Ｎ Ｐ Ｃ 系统规格化模型，局域序参量的概率分布，广义势的临界渐近形式，空时有关函数及其临界奇异行为。论证了 Ｎ Ｐ Ｃ 系统的临界可标度性，导出了一组普适的 Ｎ Ｐ Ｃ 标度关系，由之计算出的４ 种 Ｎ Ｐ Ｃ 普适类的临界指数与目前已知的实验及理论结果吻合得非常好。此外，还讨论了非平衡相变临界标度理论的普适性，将平衡相变临界标度理论作为一种特殊极限情况含于同一理论体系中。

平衡相对Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu-0.12Zr铝合金性能影响:第一性原理研究

采用基于热力学相图计算软件Thermo-Calc、JMatPro对典型成分7085合金的平衡相种类及含量进行了计算分析,并结合基于第一性原理的赝势平面波方法和广义梯度近似方法采用CASTEP软件包系统计算了各平衡相的形成热、结合能、费米能以及弹性常数,并根据计算结果探讨了平衡相对合金耐蚀性能以及强韧性能的影响。计算结果表明:合金中除α-Al基体外,主要为MgZn2,Al2Cu,Al3Zr。所有平衡相的形成均为自发反应的放热过程。其中,MgZn2与α-Al费米能值相差最大,最易与α-Al形成微腐蚀电池而导致合金耐蚀性能下降,而Al2Cu相与α-Al基体的费米能差值最小,相对不易形成微腐蚀电池。弹性模量计算结果同时表明:Al3Zr在所有相中具有最大的体模量、剪切模量、弹性模量以及杨氏模量,对合金强韧性能提升最大。

水蒸气跨音速流动中非平衡相变的温度特性

在引入水蒸气非平衡相变的动力模型和水蒸气真实物性模型的基础上,建立了水蒸气跨音速非平衡流动的守恒型数值计算模型,采用对激波捕捉具有高精度和高分辨率的Roe-FDS格式进行计算,数值求解了水蒸气跨音速流动过程中的非平衡相变及凝结激波现象。着重研究了水蒸气跨音速非平衡凝结相变的温度特性,归纳了水蒸气跨音速非平衡流动的凝结特性随温度的变化规律,归纳了蒸汽温度变化对核化凝结、激波形态的影响规律。研究发现,入口温度对蒸汽跨音速流动中的非平衡相变具有显著的影响,进口温度越低,非平衡核化凝结爆发得越早,产生的液滴粒径越大;随着进口温度的升高,非平衡凝结相变的起始点逐渐向喷管出口方向移动,蒸汽需要在缩放喷管中加速膨胀到较高Mach数下达到较高的过饱和度和过冷度时才能产生核化凝结,而成核率也相应较高。

流体非平衡相变强化传热的场协同分析

提出了有序度概念并在此基础上 ,论述了非平衡相变是有序度的突变 ,其传递强度可以得到突变的增加 .如果能够在非平衡非线性过程中协调场的参数 ,那么 ,就有可能以小的能耗而获得传递过程的最大强化 .以自然对流和湍流为例论述了上述观点 .

C和Hf对FGH97粉末冶金高温合金热力学平衡相析出的影响

借助Thermo-Calc热力学计算软件及相应的镍基高温合金数据库,对不同C和Hf含量的粉末冶金高温合金FGH97进行了热力学计算,并结合了相应的显微组织观察。研究表明,C和Hf的改变会影响合金热力学平衡相的析出,其中影响最为显著的是碳化物相,其次为γ′相。本文为今后优化FGH97合金成分,提高合金性能提供了一定的理论依据。

T122耐热钢平衡相转变的热力学计算和分析

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对820～1 200 ℃时T122高铬耐热钢(%:0.11～0.12C,11.37～11.97Cr,1.90～1.93W,0.38Mo,0.86～0.90Cu,0.05Nb,0.19～0.20V,0.58～0.67N,0.002 3～0.002 8B)在820～1 200 ℃的热力学平衡相及合金元素Cr、Al、Ti对δ铁素体和主要析出相的影响进行了研究.结果表明,T122耐热钢残留有较多的δ铁素体,其主要析出相为M23C6、Laves和MX.在950～1 050 ℃时δ铁素体最少,其含量为15.7%～18.9%.M23C6析出开始温度为940 ℃,Laves相为750 ℃,MX则较稳定为＞1 250 ℃.Cr对δ铁素体含量影响很大,但对析出相影响较小.降低Al、Ti有助于降低δ铁素体含量,增加MX含量.

基于高分子软物质特性构建嵌段共聚物的非平衡相

利用高分子的弱影响强响应、熵致相变和多分散等软物质特性,以嵌段共聚物为例介绍了高分子非平衡相构建的研究结果:实现了特定化学组成的嵌段共聚物显示出多种有序相形貌,讨论了不依赖于嵌段组成的非平衡相的形成原因及演变规律。期望单一组成的高分子构成的多样性有序相结构能经济地满足高分子材料的多需求性。

Mg-Gd-Y合金富镁区的平衡相和非平衡相

应用相图计算和试验研究了Mg-Gd-Y合金富镁区平衡与非平衡相的差异,以及不同Gd含量对合金的平衡相图和非平衡相组成的影响。结果表明,Mg-Gd-Y合金富镁区的室温平衡相组成为α(Mg)+Mg5Gd+Mg24Y5。Y元素的加入降低了Gd在α(Mg)固溶体中的溶解度,降低合金的共晶反应温度,扩大结晶温度间隔。在普通金属型铸造下,合金的显微组织中还发现块状化合物Mg5(Gd0.4Y0.6)和少量非平衡凝固相Mg3(Gd0.5Y0.5),且随着Gd含量的增加,合金的第二相形状由片状逐渐转变为半连续的不规则网状。

Inconel 740H主要强化元素对热力学平衡相析出行为的影响

针对700℃先进超超临界电站过热器/再热器管用镍基高温合金Inconel 740H,通过热力学相计算研究了主要析出强化元素对其平衡析出相析出行为的影响.结果表明:合金中γ′相和M23C6碳化物稳定温度范围宽,稳定性好;Al、Ti和Nb 3种合金成分对γ′相、η相和σ相的析出和稳定性影响大,而Co的影响不大,其中Al对γ′相和σ相的析出和稳定起促进作用,对η相起抑制作用,Ti和Nb对γ′相、η相和σ相均起促进作用;C显著影响M23C6碳化物的析出量,Cr显著影响M23C6碳化物的析出温度.Al、Ti和Nb的质量分数分别控制在1.2%～1.4%、1%～1.5%和1%～1.6%为宜;同时,C的质量分数保持在0.05%左右,Cr的质量分数也应保持25%左右,Co的质量分数有所减小,不会影响γ′相和M23C6碳化物等强化相的析出量,从而对Inconel 740H合金的成分范围进行了一定的优化.

非瞬时平衡相态对凝析气近井高速流动区动态饱和度的影响研究

目前在研究凝析气的渗流和相态问题时 ,当地层压力降低到露点压力以下后 ,采用的都是等温瞬时平衡的概念 ,而在凝析气井生产过程中 ,当近井带压力降至体系露点以下 ,由于气相的高速流动 ,气液相并不充分接触 ,液相析出后运动滞后而逐渐沉积 ,部分液相组分会因高速气流夹带而呈气相运动一段距离后才变成液相析出 ,也就是说液相析出量的多少要受到平衡时间的影响。文章从体系的强度性质出发 ,引入平衡时间因素建立非瞬时平衡相态描述方法 ,利用LHSS方程研究了凝析气井近井地带高速流动区在非瞬时相平衡条件下凝析液的析出和温降。结果表明 ,由于非瞬时平衡作用导致高速流动区液相析出量减少 。

基于耗散结构论的视野探究体育与政治的非平衡相变

以耗散结构论为理论依据,首先对体育与政治关系的耗散结构进行阐释;其次,依据耗散论原理导入利益相关者要素,建立以P(体育)、S(政治)、EPS(政治权益相关者熵流)和ESS(体育利益相关者熵流)为主导的非平衡相变模型;再次,对模型进行数据解析,提出EPS、ESS→S为实际最优模型;最后,在耗散结构论的框架下,提出以EPS为主导的政治应以加强宏观调控和体育基础设施建设为己任;而以ESS为主导的体育则应持续走社会化、市场化的道路,增加对国民健康的贡献值,增强对社会的责任感。

合金元素对A508-3钢平衡相转变相析出的影响

采用Thermo-Calc热力学软件计算了A508-3钢的热力学平衡相,研究了合金元素对A508-3钢平衡相转变相析出的影响。结果表明,A508-3钢平衡相转变时的析出相为渗碳体、KSI碳化物、M7C3、MoC和Mo2C,其中KSI碳化物是含Mo较多的渗碳体。综合各元素的影响,在平衡态条件下,C为0.19%时,Mn控制在中高限,Mo控制在0.47%～0.49%对力学性能的提高是有利的;C为0.17%时,Mn控制在中高限,Mo控制在0.51%～0.53%是冶炼时较为合适的成分控制范围。

非平衡相变的临界耗散行为

在非平衡相变规格化模型基础上，讨论了非平密相变与平衡相变的差别与联系．考察了非平密相变临界参考态的耗散情况，引入一参量MD来衡量其临界耗散的强弱程度．在临界点的无限小邻域内导出了MD与系统序参量的依赖关系．MD的临界奇异性用临界耗散指数θ来描述，在此我们计算给出了非平衡相变中三类临界的θ值．把平衡相变的临界参考态作为非平衡相变临界参考态的一种极限情况，将二者统一在一起．

非平衡相变系统相关函数的临界奇异性

在非平衡相变系统规格化模型的基础上，考察了非平衡系统局域序参量涨落的相关函数．在非平衡相变临界点邻城内，导出了其空时相关函数的具体形式，并讨论了当系统趋于非平密相变临界点时，该相关函数的临界奇异行为，以及非平衡相变涨落的临界触发机理．由此看出相关函数的奇异性是导致非平衡系统临界巨涨落的根源．

自组织系统的非平衡相变临界指数及标度律(英文)

在具有普适意义的非平衡相变临界规格化模型基础上,讨论了一般自组织系统中的非平衡定态跃迁相变的临界奇异性和可标度性,导出一组普适的临界指数标度关系及普适类,由之计算出的四组非平衡普适类的临界数值与目前已知的实验及理论结果吻合得非常好。本文还讨论了平衡相变与非平衡相变的临界联系及普适性,将平衡相变临界标度理论的结果作为非平衡相变临界标度理论的理论极限而统一在同一理论体系中。

调制BZ-CSTR反应体系小振荡诱导非平衡相变

以流量为扰动参数,对连续搅拌釜式反应器(CSTR)中的Belousov Zhabotinsky(BZ)反应体系小振荡进行周期或噪声扰动,改变扰动周期或扰动强度,在某些条件下可以诱导非平衡相变.以BZ反应的四变量Montanator模型为基础,对相应流率区进行周期或噪声扰动。

平衡相对8090Al－Li合金力学性能的影响

研究了一种８０９０Ａｌ－Ｌｉ合金中平衡相Ｔ２（Ａｌ６ＣｕＬｉ３）和δ（ＡｌＬｉ）数量变化对合金室温力学性能的影响。结果表明，合金经过双级时效（２１０－３００℃，４ｈ＋回复处理＋１６０℃，１００ｈ）后，Ｔ２相的大量析出会使合金的强度有所降低，塑性有一定程度升高，而δ相的大量析出迅速降低合金的强度，大幅度提高塑性。