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镁合金凝固过程三维枝晶形貌和生长取向研究进展: 三维实验表征和相场模拟

荆涛 , 三三 , 汪明月 , 郑启威

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2016.00323

Mg作为一种典型的hcp 结构金属, 其枝晶形貌和生长取向受到多种因素的影响, 目前针对镁合金中a-Mg 枝晶生长模型的描述以及多样性的起源等问题的研究都比较缺乏, 基于此, 本文综述了本课题组在镁合金凝固微观组织结构三维表征方面取得的研究成果. 借助同步辐射X射线微观断层扫描技术以及相场数值模型, 研究了镁合金凝固过程中a-Mg (X)枝晶生长选择多样性的形成机理以及固溶合金元素(Al, Ca, Zn 和Sn 等)、固溶元素含量(溶质浓度)等因素对a-Mg 枝晶生长选择和演化的影响. 研究结果表明, 固溶元素、固溶元素含量等因素都会对镁合金中a-Mg三维枝晶形貌和择优取向产生重要影响. 在Mg-Ca和Mg-Al (hcp-fcc)合金中, 枝晶倾向于以<112ˉ0>或<224ˉ5>为择优方向生长. 在Mg-Sn (hcp-bct)合金中, 等轴生长的枝晶沿着基面上<112ˉ0>和偏离基面的<112ˉX> (X ≈2)方向形成一种18 次分支的结构, 在Mg-Zn (hcp-hcp)合金中,a-Mg枝晶的择优取向会随着Zn 含量的增加, 从<112ˉ0>方向朝偏离基面的<112ˉ1>方向发生连续转变, 并在转变的过渡区,发现了超支化的藻状枝晶结构, 其原因可能是高各向异性Zn 元素的引入带来的固/液界面自由能各向异性的变化. 研究结果从一定程度上揭示了镁合金凝固过程中a-Mg枝晶生长形貌和分支结构选择多样性的规律. 同时基于快速X射线成像技术率先开展了镁合金凝固过程三维微观结构演化原位表征研究, 获得了镁合金凝固过程三维枝晶的生长演化过程.

关键词: 镁合金 , 凝固 , 三维枝晶形貌 , 相场模拟 , X射线微观断层扫描

镁合金凝固过程三维枝晶形貌和生长取向研究进展:三维实验表征和相场模拟

荆涛 , 三三 , 汪明月 , 郑启威

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2016.00323

Mg作为一种典型的hcp结构金属,其枝晶形貌和生长取向受到多种因素的影响,目前针对镁合金中a-Mg枝晶生长模型的描述以及多样性的起源等问题的研究都比较缺乏,基于此,本文综述了本课题组在镁合金凝固微观组织结构三维表征方面取得的研究成果.借助同步辐射X射线微观断层扫描技术以及相场数值模型,研究了镁合金凝固过程中α-Mg (X)枝晶生长选择多样性的形成机理以及固溶合金元素(Al,Ca,Zn和Sn等)、固溶元素含量(溶质浓度)等因素对α-Mg枝晶生长选择和演化的影响.研究结果表明,固溶元素、固溶元素含量等因素都会对镁合金中α-Mg三维枝晶形貌和择优取向产生重要影响.在Mg-Ca和Mg-Al (hcp-fcc)合金中,枝晶倾向于以〈1120〉或〈2245〉为择优方向生长.在Mg-Sn (hcp-bct)合金中,等轴生长的枝晶沿着基面上〈11(2)0〉和偏离基面的〈11(2)X(X≈2)方向形成一种18次分支的结构,在Mg-Zn (hcp-hcp)合金中,a-Mg枝晶的择优取向会随着Zn含量的增加,从〈11(2)0〉方向朝偏离基面的〈11(2)1〉方向发生连续转变,并在转变的过渡区,发现了超支化的藻状枝晶结构,其原因可能是高各向异性Zn元素的引入带来的固/液界面自由能各向异性的变化.研究结果从一定程度上揭示了镁合金凝固过程中a-Mg枝晶生长形貌和分支结构选择多样性的规律.同时基于快速X射线成像技术率先开展了镁合金凝固过程三维微观结构演化原位表征研究,获得了镁合金凝固过程三维枝晶的生长演化过程.

关键词: 镁合金 , 凝固 , 三维枝晶形貌 , 相场模拟 , X射线微观断层扫描

球墨铸铁的密封球化处理

张瑞龙

金属学报

<正> 引言 在社会主义经济建设的大跃进中,钢材和毛坯供不应求,特别是大型铸钢和锻钢生产远远不能满足需要的形势下,让球墨铸铁与钢并肩作战,球墨铸铁广泛的代替钢料的意义是非常深远的。而大量生产球墨铸铁的情况下,就暴露了镁的供应不足。用一般钟罩法处理,大量的镁都燃烧和蒸发消耗掉,劳动条件非常恶劣,而且球化还不稳定。更引起注意的是镁用多了,给国防工业带来了损失。

关键词:

含有非对称型双吡啶甲基吡唑甲基胺配体的高活性双核铜配合物催化叠氮与炔烃环加成反应

韩宝丰 , 肖晓 , 王斓 , 叶文静 , 刘晓平

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)61121-4

Cu(Ⅰ)催化的炔烃与叠氮的Huisgen 1,3-偶极环加成反应(CuAAC)可用于构建三唑环,该反应条件温和,产物专一,被认为是“点击化学”的精髓,并广泛应用于医药、生物有机及材料化学等多个领域.CuSO4/抗坏血酸钠体系是该反应最常用的催化方法,但近年来,大量更高效的催化体系被成功开发以解决当前催化体系中存在的问题,例如,外加配体的使用可以明显加快反应速率,从而降低催化剂用量和缩短反应时间,这归因于配体参与配位可以更好地稳定Cu(Ⅰ)催化中心.目前应用于该反应体系的配体大多为对称型多齿氮配体,例如三三唑甲胺衍生物(TBTA)等.我们开发了两类含有吡唑、苯并咪唑等基团的非对称型多齿氮配体及其应用,发现这类配体除了具有稳定金属中心的作用外,还因有吡唑或苯并咪唑等基团的存在,所形成的配合物往往比那些包含对称型配体的配合物表现出更高的催化活性.本文合成了一类含有非对称型配体的铜配合物.将铜前体Cu(CH3CN)4PF6与非对称型多齿氮配体二吡啶甲基吡唑甲基胺(HNpy2pz)在甲醇中反应,由于配体结构中吡唑NH基团的存在,反应在最终脱除一分子H2O后,意外获得了一种双核结构的铜配合物,其分子结构通过X射线单晶衍射成功表征.受到两个金属中心协同效应的影响,双核配合物催化剂往往能表现出比单核配合物更优异的催化性能,因此,我们进一步考察了该双核配合物催化CuAAC反应的活性.结果表明,在催化剂用量低至0.1-0.3 mol%的情况下,22种炔烃和叠氮在25℃反应16h均能得到单一的1,4-二取代三唑产物,分离收率在95%以上,且抗坏血酸钠还原剂用量仅需1-3 mol%,说明受到配体的影响,催化剂的稳定性非常好.这是目前该反应成功开发出的几个高效双核催化剂之一.

关键词: 氮杂环配体 , 铜配合物 , 1,3-偶极环加成 , 炔烃 , 叠氮

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