钛酸钡纳米颗粒聚集球的形成机理

采用水热法合成了具有新颖结构的钛酸钡纳米颗粒聚集球.X射线衍射(XRD)结果显示该聚集球为立方相,随着时间的延长其结晶性增强.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电子衍射(ED)谱研究了该纳米颗粒聚集球的生长特点.结果表明该聚集球是由5-8nm的纳米颗粒定向连接生长而成,整个聚集球对外显示类单晶的现象.聚集球的大小约为60nm,随着时间的延长有长大的趋势.X射线能谱(EDX)分析结果和Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程动力学模拟结果表明,在颗粒球形成初始阶段主要是Ba2+离子的扩散成核作用占主导地位.这种"扩散成核-定向生长"的形成过程揭示了钛酸钡纳米颗粒聚集球的生长机理.

单分散钛酸锶纳米晶体的形成机理

采用水热法,利用乙醇和水的混合溶剂合成了单分散钛酸锶纳米晶体。X射线衍射(XRD)结果显示该晶体为立方相,延长反应时间其结晶性增强。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)结果显示样品为70 nm左右的均匀立方块晶体。利用SEM、TEM、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电子衍射(ED)谱研究了该纳米晶体的生长过程,结果表明:前驱体经过扩散反应生成钛酸锶晶核,晶核之间由于定向生长作用而团聚连接形成颗粒球,最后颗粒球在缓慢的奥斯特瓦尔德熟化作用下转化为钛酸锶晶体。这一"扩散反应、定向生长、奥斯特瓦尔德熟化"的生长过程揭示了钛酸锶纳米晶体的生长机理。利用Johnson-MehlAvrami(JMA)方程模拟证实了其初始阶段的扩散反应机理,并得出反应活化能为15.79 k J·mol-1。

Co^(2+)掺杂Zn_2SiO_4结晶釉生长机理的研究

以高岭土、石英、钠长石、石灰石、氧化锌等矿物为原料,Zn O为晶核剂,并掺杂Co2+控温烧结Zn2Si O4结晶釉。利用X射线衍射仪(XRD)分析样品物相,白度色差计测量釉料色度(L*、a*、b*),EDS能谱仪分析样品组成含量。采用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程对釉的结晶动力学进行分析,探讨釉中晶体的生长机理。结果表明:高温时Co2+置换了Zn2Si O4结晶釉中的Zn2+。随着保温时间的延长,掺杂了Co2+的Zn2Si O4晶体颗粒不断长大,在1140℃下保温170 min晶花达到最大,其晶花面积均值为410.91 mm2。模拟动力学分析,釉中晶体的Avrami指数n1100℃=0.82,n1140℃=1.23,n1180℃=1.12,表明晶体的形成由扩散机制向成核机制转变。拟合Arrhenius方程,晶体的活化能Ea=148.2 k J/mol。

水热法制备钛酸铋钠粉体及其生长机理研究

以钛酸四丁酯Ti（OC4H9）4和五水硝酸铋Bi（NO3）3·5H2O为原料，NaOH为矿化剂，通过水热法制备钛酸铋钠（Na0.5Bi0.5TiO3）粉体。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对反应制备的粉体进行物相分析。结果表明，反应温度、反应时间及矿化剂浓度均是影响钛酸铋钠粉体制备的关键因素。利用JMA方程对其进行动力学计算分析，结果表明，在反应温度为120—180℃时，NBT颗粒的Avrami指数n随温度的升高而减小，而反应速率k则相反，反应活化能Ea为50．14kJ·mol^-1。

新型热作模具钢SDH3-Mod的热稳机理研究

为了提高热作模具钢的热稳定性,在H13钢的基础上降V增Mn,设计了新型热作模具钢SDH3-Mod.通过热稳定性实验研究SDH3-Mod和H13在高温服役过程中的硬度变化趋势,结合Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程和透射电子显微镜探讨其高温时效动力学过程及微观组织演变.研究表明:SDH3-Mod在高温下的热稳定性优于H13.620℃热稳保温中,SDH3-Mod的基体回复被延迟,碳化物粗化被有效抑制,表现出比H13更加优异的回火抗力,这是由于SDH3-Mod的淬火温度高于H13,马氏体基体中固溶了更多的合金元素,提高了基体的分解温度,从而延迟了马氏体基体的回复;同时,Mn固溶于基体中,降低了高温下碳在铁素体基体中的扩散速率,较好地抑制了碳化物的析出和长大.

水热合成硅酸锌纳米粉体及其形成机理的研究

以醋酸锌为锌源、正硅酸乙酯为硅源水热合成硅酸锌(Zn2SiO4)晶体。研究了反应时间、温度、pH以及不同的反应溶剂对Zn2SiO4晶体生长的影响。采用X射线衍射仪(XRD)分析样品物相,扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品晶粒聚集成球的过程在结构和形貌上进行表征。利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程对Zn2SiO4晶体进行生长动力学分析。结果表明:随着温度升高与反应时间的延长,球状Zn2SiO4不断长大,结晶性能逐渐增强。水热合成的Zn2SiO4晶体Avrami指数n145℃=0.55、n165℃=0.60、n205℃=0.71、n185℃=0.85,表明晶体的形成有从扩散机制向成核机制转变的趋势。

6061铝合金时效工艺和动力学模型研究

采用硬度测试、拉伸试验、TEM分析等手段,系统研究了不同时效温度和时间对6061铝合金型材力学性能的影响,并拟合了6061铝合金的时效动力学模型。结果表明,6061铝合金硬度到达到时效峰值的时间随时效温度的升高而缩短,并且硬度峰值随温度升高而降低;时效工艺为180℃9 h时,合金的硬度、屈服强度和抗拉强度达到峰值。结合TEM分析得知,合金的析出强化相为针状β″相;通过回归分析,在Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程的基础上建立了6061铝合金的时效动力学模型。

单斜钡长石作为晶种对 BAS 玻璃陶瓷相变的影响

采用ＸＲＤ分析了单斜钡长石晶种对六方钡长石向单斜钡长石转变的影响，并根据ＪＭＡ方程讨论了相变速率．实验结果表明，在ＢＡＳ凝胶玻璃中加入单斜钡长石作为晶种，可以在晶化过程中促进六方相向单斜相转变，获得主晶相为单斜钡长石的ＢＡＳ玻璃陶瓷．当晶化温度大于１２００℃，晶种加入量大于５ｗｔ％时，能明显提高相变速率．晶种促进相变是晶种在其周围的六方钡长石晶粒表面诱发生成单斜相晶核并长大的过程．在ＳｉＣ晶须增强ＢＡＳ玻璃陶瓷复合材料中，由于ＳｉＣ晶须减少了晶种与六方相晶粒间的接触面积，因而减弱了晶种促进相变的效果．

用差热分析法研究BAS凝胶玻璃的非等温结晶过程

由非等温ＤＴＡ实验和Ｂａｎｓａｌ等提出的动力学参数计算方法，首次直接采用修正的ＪＭＡ方程导出ＢＡＳ凝胶玻璃结晶动力学方程，计算的结晶体积分数和ＤＴＡ曲线上峰区面积比值确定的实验值很接近。由于ＢａＯ高，ＳｉＯ２低，接近理论钡长石成分的凝胶玻璃与位于莫来石初晶区的凝胶玻璃比较，结晶活化能和阿弗罗米指数分别小２０％和大１００％，前者呈现整体结晶特性，结晶较快，后者呈现一定程度表面结晶特性，结晶较慢。

ZrCuAlSi非晶合金的等温晶化动力学研究

采用示差扫描量热分析(DSC)研究了(Zr47Cu44Al9)98. 5Si1. 5非晶合金的等温晶化行为,利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程分析其等温晶化动力学。结果表明:随着等温温度升高,Avrami指数n逐渐增大,其数值由758 K时的1. 05增大到773 K时的2. 94,表明晶化过程主要受扩散控制的形核率随时间延续而减少的形核与长大支配。随着n变化,形核速率和长大方式发生改变。基于Arrhenius公式计算得到平均晶化激活能,为351 kJ/mol。晶化激活能与等温晶化体积分数密切相关。

锐钛矿二氧化钛纳米颗粒水热结晶过程研究

以钛酸四丁酯(TBOT)为钛源,氨水为矿化剂,在水热条件下,反应结晶制备锐钛矿TiO_2纳米颗粒。并对锐钛矿TiO_2进行X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、投射电子显微镜(TEM)表征,分析其物相组成及形貌。结果表明,反应时间是锐钛矿TiO_2形成和生长控制的关键因素。利用JMA方程对锐钛矿TiO_2结晶生长进行动力学分析。结果表明,随着钛源浓度增加,Avrami指数n逐渐变大。

新颖十二面体钛酸钡纳米晶体的水热生长机理

本研究采用水热法,利用表面活性剂聚乙二醇200(PEG200)合成具有12个(110)晶面的新颖十二面体钛酸钡纳米晶体。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析了钛酸钡纳米颗粒的水热生长结构特点:在反应初始阶段,强碱性条件下,前驱体TiO2颗粒表面发生溶解沉淀的过程,迅速生成BaTiO3晶核;该纳米晶核在PEG200的作用下,发生溶解沉淀的再生长过程,最后长大为十二面体BaTiO3纳米晶体。Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程动力学模拟结果表明:晶体的成核是控制步骤,晶体的生长符合“溶解-沉淀”的机理。这种表面活性剂调控下的“溶解-沉淀”形成过程,揭示了以TiO2颗粒为前驱体形成十二面体钛酸钡纳米晶体的生长机理。

冷轧预变形对7xxx系铝合金板材析出行为的影响

采用硬度测试、扫描电镜、X射线衍射和DSC研究了冷轧预变形对7xxx系合金析出行为的影响。结果表明,40%冷轧预变形处理使合金120℃时效达到峰值的时间由18h缩短至6h。同时SEM统计表明,经冷轧预变形处理的合金在更短的时间内MgZn2相析出的体积分数达到更高的值;利用差示量热法结合JMA方程定量计算得出,经40%预变形后合金的η′相析出激活能由123kJ/mol降至111kJ/mol,MgZn2相的析出激活能由82kJ/mol降至67kJ/mol。

钒对H13钢热稳定性的影响

为研究V对热作模具钢热稳定性的影响,制备不同V含量的H13试样钢。通过回火硬度曲线以及在600℃回火时热稳定曲线,探讨了不同V含量对H13钢的热稳定性影响,结合JMA方程分析了V对回火稳定性动力学过程的影响。结果表明,添加V后H13钢二次硬化现象显著,且二次硬化峰在530℃左右,并且0.55%V的试验钢的热稳定性最好,与理论分析结果一致,因此H13钢添加0.55%的V能有效抑制碳化物的粗大,形成细小弥散的碳化物、提高硬度、增强热稳定性。

Mn和W元素对4Cr2Mo2W2V模具钢热稳定性的影响

基于不同Mn和W含量的4Cr2Mo2W2V热锻模具钢的回火特性曲线,以及在620℃不同保温时间的力学性能,揭示了不同Mn和W含量下4Cr2Mo2W2V钢中碳化物的演变规律,并探讨其对该钢高温性能的影响。同时,结合Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程分析了合金元素Mn和W对回火稳定性动力学过程的影响。结果表明,Mn和W元素的增加使4Cr2Mo2W2V钢的二次硬化峰向右移动,热稳定实验与理论分析结果一致,Mn和W元素能有效抑制碳化物粗大,增强马氏体的抗回复能力。

马氏体热作模具钢热稳定性的内耗研究

采用内耗法研究了两种马氏体热作模具钢在高温服役过程中的弹性模量及内耗特征,结合JMA方程探讨了时效前期的动力学过程。结果表明:620℃热稳保温过程中4Cr2Mo2W2MnV钢的软化主要以马氏体基体回复为主,而3Cr2W8V钢基体中大量的W、C脱溶及合金碳化物的沉淀,导致材料力学性能明显下降。4Cr2Mo2W2MnV钢在620℃工作温度下的热稳定性比传统热作模具钢3Cr2W8V好,主要是由于基体中的较多的Mn和相对稳定细小的Mo、V系MC型碳化物对马氏体热作模具钢的热稳定性有贡献作用。

55CrMo钢的奥氏体化相变动力学

为了利用数值模拟技术计算感应加热过程中丝杠的奥氏体化情况,利用Gleeble1500D热模拟试验机,测试了55CrMo钢试样在升温速率为0.05^-50 K/s时的膨胀曲线,得到了它的奥氏体化温度与加热速率的关系。根据相变膨胀曲线,利用杠杆定律得到了奥氏体转变量与温度的关系,并对非等温相变Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程中的动力学参数进行了线性回归分析,得到了JMA相变动力学模型。利用数值模拟技术,计算了丝杠在感应加热时的奥氏体化情况和淬火后的硬度曲线,并与实验结果进行对比。结果表明,模拟结果与实验结果吻合得较好,所得到的JMA方程能较好地描述55CrMo钢的奥氏体化过程。

45Cr4NiMoV钢等温转变曲线的测定

采用金相-硬度法,测定了45Cr4NiMoV钢在不同温度等温时的相转变;用JMA方程,计算出了相转变3%、97%所需的时间;绘制出了45Cr4NiMoV钢奥氏体等温转变TTT曲线;结合金相组织观察,研究了该材料不同温度等温时奥氏体转变过程及转变产物的组织形貌,并测定了相转变后材料的硬度。