研究了平面应变压缩过程中摩擦对金属流变规律以及力能参数的影响.通过有限元软件MSC/Superform,采用二维以及三维热力耦合有限元理论对不同摩擦条件下的力能参数、宽展情况以及变形金属的流动情况进行了分析;在自主研制的大试样平面应变热模拟试验机上,利用室温下工业纯铝探讨了上下接触面摩擦不一致时金属流动的规律.结果显示:随着摩擦的增大,变形负载将增大,宽展减小;当上下接触面间摩擦条件不同时,变形后的试样将出现\U\字型,而且随着上下接触面之间摩擦差值的增大,其变形不均将更加严重

通过采用冶金反应的热力学分析、热平衡计算及热态实验,研究了CO2与O2混合喷吹炼钢工艺.对喷吹过程中金属熔体内的脱碳过程,铁液、炉渣及炉气成分及温度的变化进行了测试及分析.初步分析了CO2与O2混合喷吹炼钢工艺的可行性.根据热平衡计算可以得出,在炼钢过程中喷入一定浓度CO2气体后,同样可脱除钢中的碳,达到冶炼目的.实验证实,在真空电感应炉炼钢过程中,由于电能热量的补充,使得能满足炼钢过程的热量要求,喷入CO2与O2混合气体可以脱除钢中的碳

以液态合金的多相结构模型为基础,对电脉冲作用下高硅铝合金熔体结构变化进行了热力学分析,并研究了电脉冲作用下Al-22%Si合金凝固组织的显微硬度以及凝固相变点的变化.实验结果表明,电脉冲促进了呈\胶体\状态存在的Si粒子在Al-22%Si合金熔体中的分解,提高了熔体的均匀程度,部分消除了来自Si原料的遗传性;电脉冲孕育处理提高了Al-22%Si合金熔体的过冷能力,增加了Si粒子在基体组织中的过饱和度,提高了基体的显微硬度;Al-22%Si合金基体显微硬度值的变化显示熔体对于电脉冲频率的响应比较敏感

应用热力学方法,对转炉炼钢前期高碳低温铁水条件下石灰石分解及CO2氧化作用进行了分析,推导出了CO2分压(pCO2)和高碳低温区域碳活度系数fC,%的求解方程.结果表明:石灰石中CaCO3在高碳低温的铁水面附近,其分解反应平衡温度比标准状态时低得多,随着吹炼过程中炉温上升其反应趋势增大,CO2在转炉炼钢吹炼初期与[C]、[Si]、[Mn]和Fe(l)的反应都可以自发进行,其排列次序与各元素被O2氧化的反应相同;在高碳低温铁水条件下pCO2值非常小,转炉炼钢初期pCO2在0.002 2~0.000 5pΘ左右,因此可以认为石灰石分解产生的CO2会全部参与铁水氧化反应

以非线性热弹性理论为基础,建立了考虑岩石冰胀效应的变物性本构方程,给出了干燥低温和饱和冻结状态下单轴压缩强度和力学特性参数随温度的变化关系.借助花岗岩在两种状态下的压缩试验结果,探讨了低温花岗岩的单轴压缩力学特性.饱和冻结状态下的抗压强度大于干燥低温状态的抗压强度,其相差量随着温度降低有增加趋势;在同种状态下抗压强度随温度降低呈增长趋势,增长率逐渐减小.低温附加强度主要由岩石基质热力效应所贡献,而由岩石孔隙冰胀效应引起的附加强度相对较小.花岗岩在干燥低温和饱和冻结状态下,变形模量均随温度的降低呈增大趋势,而泊松比变化相对较小

建立了板坯连铸结晶器三维有限元热弹塑性结构模型,计算了铜板变形及结晶器冷却结构对其影响规律.冷却结构和热力载荷决定了铜板热面变形行为,铜板变形量取决于冷却结构几何参数,并在铜镍分界处有较小变形突变;宽面热面中心线最大变形出现在弯月面下100mm处,窄面最大变形出现在弯月面和冷却水槽末端,且铜镍分界两侧变形曲线有明显的曲率波动;铜板加厚5 mm,最大中心线变形可增加0.05 mm,镍层对中心线变形影响不明显,1 mm的厚度变化仅在窄面引起最大0.01 mm的下降,冷却水槽对中心线变形影响也较小,水槽加深2 mm,最大中心线变形减少0.02 mm

采用SEM、EDS等手段研究了闪速燃烧合成的氮化硅铁及其原料FeSi75的组成、结构,并结合闪速燃烧合成工艺和热力学分析,揭示氮化硅铁中FexSi粒子的形成机理.结果表明:在以74μm的FeSi75氮化制备氮化硅铁过程中,金属硅和ξ(FeSi2.3)相中部分硅氮化为氮化硅,而氮化硅铁中FexSi粒子则来源于ξ相的氮化;当ξ相被氮化到其中的[Si]摩尔分数降低近25%时,[Si]的活度aSi趋于0,氮化趋于平衡,ξ相中不能被继续氮化的部分即为FexSi粒子,其Fe:Si原子比例大约为3:1;FexSi粒子的大小、均匀分布状况与ξ相颗粒粒径大小及分布状况有关

针对高温含水条件下非氧化物材料经常面临的性能失效问题,以六方BN粉体(平均粒度为1.2μm)为研究对象,利用高温热重分析、X射线衍射以及扫描电镜等手段,考察了BN粉体在不同温度(1273-1373K)含水条件下f水和空气的体积比为3:7)的反应行为,并与其在干燥空气下的反应行为进行对比.BN粉体在含水条件下的反应有如下特点:在反应初期,试样质量增加率快速增加;在反应后期,试样质量增加率变缓.结合热力学分析探讨了BN材料在高温含水条件下的反应机理:质量快速增加阶段主要发生BN与O2之间的氧化反应,试样质量增加率变缓阶段主要是由于氧化产物B2O3与H2O反应生成了挥发性产物.随着温度的升高,两反应阶段试样的质量增加率均有所提高.利用周模型对BN材料在高温含水条件下的反应动力学进行了较为精确且定量的拟合,结果与实验数据吻合良好

使用以稳定的ZrO2为电解质的高温固体电解质电池电动势方法测量了Ni3Ga非整比金属间化合物1073至1273K均相范围内Ga的活度,计算了偏摩尔焓和偏摩尔摘等热力学性质.考虑4种点缺陷,即分别在2个亚晶格上的反结构原子和空位共存于该Ll2型化合物中,各缺陷生成自由能为可调参数:Ef(Aβ)=0.60eV,Ef(Bα)=0.60eV,EfV(α)=1.5eV,EfV(β)=2.0eV,用统计热力学方法推导了Ni3Ga非整比化合物均相范围内缺陷浓度及其与温度和成分的关系,得到1123K时整比处的无序参数α'=0.0009

以GaN和(Ga1-xInx)P半导体的金属有机物气相外延生长(MOVPE)为例分析了V族气源物质NH3和PH3热分解对半导体化合物外延生长成分空间的影响.根据外延生长过程中NH3和PH3实际分解状况,建立了气源物质不同分解状态下的热力学模型,进而应用Thermo-calc软件计算出与之对应的成分空间.计算结果与实验数据的对比表明:GaN和(Ga1-xInx)P半导体的MOVPE过程的热力学分析必须根据V族气源物质NH3和PH3的实际热分解状况,进行完全平衡或限定平衡条件下的计算和预测,完全的热力学平衡分析仅适用于特定的温度区段或经特殊气源预处理的工艺过程