海洋工程用特厚板钢通常要求具有良好的淬透性,合理设计此类钢化学成分是改善其淬透性的主要方法之一.传统钢成分设计大多以实验为主,耗费巨大.本文以热力学计算软件Thermo-Calc和材料性能计算软件JMat Pro为工具,采用计算、预测与实验相结合的研究模式,对含B微合金化特厚板钢进行成分优化,以期获得高淬透性能.使用Thermo-Calc计算了B微合金化钢的热力学平衡析出相.通过对析出相的析出温度、析出量及相间关系分析,阐述了此类钢的成分设计原则,给出了可获得高淬透性的B微合金化钢的设计成分.采用JMat Pro对设计钢淬透性进行预测,预测结果很好地说明了设计钢成分的合理性.经过淬透性实验和化学相分析,进一步肯定了优化设计结果.理论计算与实验结果表明高铝含量有利于改善硼微合金化钢淬透性

基于炉渣离子-分子共存理论(IMCT)建立了CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系的硫化物容量预报模型,即IMCT-CS2-模型,比较了该渣系1773 K时实测的硫化物容量、IMCT-CS2-模型预报的硫化物容量及其他五种硫化物容量模型的计算结果.结果表明,由IMCT-CS2-模型预报的1773K时CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系的硫化物容量更精确.本文建立的IMCT-CS2-模型不仅可计算该渣系的总硫化物容量,而且可计算该渣系中自由CaO和MgO各自的硫化物容量.1 773 K时CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系中Al2O3质量分数由10%增加到17%,CaO质量分数由38%增加到44%,MgO质量分数由12%降低到4%可使自由CaO对该渣系的总硫化物容量贡献率由97%提高到99%,同时使自由MgO的贡献率由3%降低到1%

采用X射线光电子能谱(XPS)研究了带有两种纳米氧化层(NOL)Ta/Ni80Fe20/Ir19Mn81/Co90Fe10//NOL1//Co90Fe10/Cu/Co90Fe10//NOL2/Ta的镜面反射自旋阀薄膜的化学结构.研究结果表明:CoFe/NOL1和NOL2/Ta界面处发生了热力学有利的化学反应.CoFe磁性敏感层仍保持金属特性,部分氧化的CoFe和Ta发生界面反应,使得Ta覆盖层被氧化成Ta2O5,形成NOL2.由于仍存在部分金属CoFe,NOL1为不连续的氧化层,使得与IrMn层仍存在直接的交换耦合作用.在退火过程中,IrMn层中的Mn原子扩散到NOL1中;然而,由于NOL1和扩散的Mn原子发生界面反应,生成Mn的氧化物,从而阻止Mn原子的进一步扩散,使其偏聚在NOL1中

本文考察了解释在离子熔体中引入过量阳离子和阴离子的各种不同模型,并提出了一个描述熔体中当成分逐渐从纯金属状态变化到完全电离状态时,热力学性质变化的新模型。该模型以描述混合物位形熵的Temkin表达式为基础,中性物质和假想的带有诱发电荷的空位被引进了阴离子亚晶格中。诱发电荷的大小等于占据着阳离子亚晶格的物质的平均价。当电离趋势弱时,新模型近似于替位模型,如果缔合体的概念是它们含有一个原子的电负性元素的话,那么新模型形式上和缔合溶液模型相同。对于多元体系,新模型比缔合溶液模型含有较少的成分变量和参数。本文的大部分内容曾在1984年8月20～24日在丹麦召开的欧洲熔盐化学会议上宣读

碱金属对高炉内焦炭的破坏大多通过研究碱金属碳酸盐对焦炭气化反应的影响,从而得出钾、钠破坏性相近,在控制碱金属入炉时也基本不对二者进行区分;但高炉调研表明在碱金属富集明显加剧的区域碱金属碳酸盐已分解且焦炭中钾含量均大于钠.本文通过热力学计算得知在碱富集区域碱金属主要以单质蒸气而非碳酸盐或氧化物形式存在,据此设计了模拟此区域有无CO2时钾、钠单质蒸气在焦炭上的自主吸附和破坏实验,结合原子吸收光谱法、X射线衍射法和扫描电镜-能谱分析发现钾蒸气和焦炭中灰分大量结合形成钾霞石后体积膨胀、裂纹扩展导致碱金属富集区域钾在焦炭上的吸附和破坏能力均远大于钠,因此建议尽量采用低灰分焦炭并严格控制入炉钾负荷.进一步研究体系中不同钾蒸气含量对气化反应的影响规律,得出当钾蒸气与焦炭的气固质量比率超过3%后焦炭反应性陡升.依据碱金属富集区域钾、钠在焦炭上的不同吸附和破坏性,建立了钾、钠各自入炉上限及总量上限的量化控制模型

利用真空感应炉冶炼了不同硫含量的中碳非调质钢，研究了S含量对非调质钢中硫化物形态分布及显微组织的影响．结果表明：在0．025％~0．065％范围内，随S质量分数的增加，非调质钢中硫化物的数量增多，偏聚分布现象加重；晶内铁素体比例随之升高，组织得到细化．通过热力学计算及相图信息研究了硫化物的类型转变．S含量增加时第Ⅲ类MnS在凝固末期以离异共晶形式较早析出，剩余液相中的S在凝固结束时以共晶形式析出为第Ⅱ类MnS．单独MnS以及MnS-V（C，N）复合硫化物均可作为晶内铁素体的有效形核核心，促进铁素体的生成．

利用下列组装的固体电解质定氧电池:Mo|Mo,MoO2‖ZrO2(MgO)‖[Nb],NbO2|Mo+ZrO2金属陶瓷,Mo对Fe-Nb熔体中Nb的活度在三个温度下(1823、1853及1873K)进行研究。在净化的氩气气氛下,将固态NbO2细粉撒布在含铌铁液之上,以取得[Nb]与[O]的反应迅速达到平衡。有时不加任何固体料,使熔体中形成的脱氧产物自己上浮,此脱氧产物热力学证明是NbO2。对测定的a0实验数据进行加工处理,求出下列结果:1.脱氧反应的自由能[Nb]+[O]=NbO2(s); △G°=-89710+28.27T2.Nb在铁液中的溶解自由能Nb(s)=[Nb]%; △G=-32090+7.9T; γ$\\mathop 1\\limits^{\\rm{^\\circ }} $873=1.60Nb(l)=[Nb]%; △G°=-38520+10.24T;γ$\\mathop 1\\limits^{\\rm{^\\circ }} $873=0.923.Nb本身的活度相互作用系数${\\rm{e}}_{{\\rm{Nb}}}^{{\\rm{Nb}}} = \\frac{{2274}}{{\\rm{T}}} - 1.44$1873K的${\\rm{e}}_{{\\rm{Nb}}}^{{\\rm{Nb}}} = - 0.22$当（Nb）含量大约低于0.2时，脱氧产物和其他合金元素如Al、Cr、V等相似，形成了复合氧化物如FeO·NbO2。后者的生成自由能估计为：Fe(1)+$\\frac{3}{2}$O2+Nb(s)=FeO·NbO2(s);△G°=-383800+121.95T随着熔体中(Nb)含量的继续下降，对生成其他脱氧产物的可能性，本文也进行了讨论

研究电化学成核和长大可为熔盐电镀找到一些控制镀层质量的方法,对熔盐电镀很重要。电化学成核和长大是通过电化学反应生成新相的过程,其基本关系过去都是从气—液相变和液—固相变的关系导出的。本文利用两个带电的简单相之间的平衡条件——电化学势相等,导出了电化学成核和长大的基本热力学关系和晶核密度(或成核速度)公式。本文还利用溶液中离子的半球形扩散方程,并考虑成核和长大的特点,导出了恒电势下半球形晶核形成和长大的暂态极化公式。推导过程比过去更加直接明瞭,所得的一些关系比经典理论更加普遍,因而更易于理解

采用扫描电镜/能谱仪表征了管线钢中夹杂物的形貌、尺寸、成分及数量,考察了不同Ti/Mg比的钢中夹杂物特征、硫含量及脱氧产物数量对MnS析出行为的影响,并进行了热力学计算.结果表明：Ti-Mg脱氧钢中夹杂物以MgO-Al2O3-Ti2O3、MgO-Ti2O3或MgO为核心,表面包裹或局部析出MnS,粒径小于1.3μm,数量为300~450 mm-2,形貌为圆形、多边形和方形;夹杂物中Ti/Mg原子数比为0.05~0.2时,夹杂物细小且近圆形;随硫含量减少,凝固过程中MnS析出倾向减小,MnS在夹杂物表面由包裹析出向局部析出转变,提高氧化物夹杂数量,有利于细小MnS的包裹或局部异质形核;Ti-Mg复合脱氧产物细小、弥散,可作为MnS异质形核核心,可同时降低MnS及氧化物的危害

通过Al-Ca复合合金钢水脱氧的平衡热力学计算，确定了钢液的氧的质量分数在3×10-6~1×10-4条件下，1600℃时的Al-Ca复合合金脱氧产物的稳定区域图.以此为基础，假定钙的收得率为100%，预测了钢液在Al-Ca复合合金Ca/Al质量比为5，加入量为M kg；Al-Ca复合合金Ca/Al质量比为0.2，加入量为M kg；Al-Ca复合合金Ca/Al质量比为0.2，加入量为0.2M kg三种不同脱氧制度下夹杂物的演变历程.结果表明，在Ca/Al=5，复合合金加入量使初始钢液中的[Ca]为0.01%，[Al]为0.002%时，夹杂物在钢液精炼过程中的演变历程为：12CaO·7Al2O3（l）/CaO·Al2O3（l）→CaO （s）→12CaO·7Al2O3（l）/CaO·Al2O3（l）→CaO （s）→12CaO·7Al2O3（l）/CaO·Al2O3（l），并确定了固态和液态脱氧产物在脱氧过程中交替形成为最理想的Al-Ca复合合金脱氧制度，可为钢铁企业脱氧剂的选择和应用提供参考和借鉴