李小帅
,
王增梅
,
朱鸣芳
,
王善朋
,
陶绪堂
,
陆骏
,
陈兴涛
,
徐佳乐
无机材料学报
doi:10.15541/jim20140087
低维Bi2Se3纳米材料是最新研究发现的一种新型三维拓扑绝缘体材料,在微电子器件和传感器领域具有广阔的应用前景.本研究采用气相传输法在真空石英管中合成了大尺寸单晶Bi2Se3纳米片、纳米带.通过XRD、EDS、Raman、SEM等手段对Bi2Se3纳米片、纳米带的物相结构、组成、表面形貌等进行表征.测试结果表明:气相传输法合成的单晶Bi2Se3纳米片、纳米带相纯度高,结晶性能好,均是{001}取向;Bi2Se3纳米片水平尺寸大,约为15～180 μm; Bi2Se3纳米带长度达860 μm,宽度约5μm.根据不同温度下制备的Bi2Se3纳米片、纳米带SEM照片及其不同方向结合能的差异,分析了其可能的生长机制:在较高温度下沿＜001＞和＜1010＞方向生长速度快,生成大尺寸单晶Bi2Se3纳米片;在较低温度下,沿＜1120＞方向生长速度快,生成大尺寸单晶Bi2Se3纳米带.这些研究结果完善了大尺寸Bi2Se3纳米材料的制备工艺,有望在微电子器件领域得到商业化应用.
关键词:
气相传输法
,
Bi2Se3纳米片
,
Bi2Se3纳米带
于金
,
吴三械
,
董岩
,
谈荣生
,
朱鸣芳
机械工程材料
doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2007.05.006
对真空铝热还原法制备金属锶的锶还原率进行了试验研究,分析了SrO的焙烧工艺、原料粒度、混料压制团块压力、原料配比、真空度、加热温度、还原时间等对锶还原率的影响,并对金属锶进行了化学成分分析,对渣相组成进行了XRD定量分析.结果表明:工艺优化前后均制备出优质锶Sr-1,纯度达99.0%以上;综合工艺优化后,实际锶还原率可提高到60%以上;加热温度控制在1 050℃较为合适,提高加热温度对提高锶还原率有利.
关键词:
锶
,
铝热还原法
,
锶还原率
于金
,
吴三械
,
李国庆
,
董岩
,
谈荣生
,
朱鸣芳
机械工程材料
doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2007.12.011
对真空铝热还原法制备高纯金属锶的纯度控制进行了热力学分析;探讨了锶、钡和钙的临界还原温度、蒸气压等热力学参数差异,并制定了制备高纯金属锶的工艺.结果表明:BaO最不稳定最容易被还原,CaO最稳定最难被还原,SrO介于中间;随着温度增加,锶饱和蒸气压增大,越容易被蒸馏;在1 273 K左右,锶饱和蒸气压约为钙的2.4倍,杂质钙不容易被蒸馏提纯,而锶饱和蒸气压约为钡的28.5倍,杂质钡容易被蒸馏提纯;以优等品工业碳酸锶和A199.80牌号纯铝为原料,优化工艺为还原温度(1 050±20)℃,气压0.01 kPa,还原15 h,可以获得高纯金属锶,ω(Sr)≥99.5%,ω(Ba)《0.20%,ω(Ca)《0.05%.
关键词:
锶
,
铝热还原法
,
真空蒸馏
,
提纯
戴挺
,
朱鸣芳
,
陈双林
,
曹伟生
,
洪俊杓
金属学报
建立了基于元胞自动机(CA)和热力学相平衡计算引擎(PanEngine)的二维耦合模型, 并应用于铝 基四元合金枝晶组织和微观偏析的数值模拟. 在该耦合模型中, 采用CA方法模拟枝晶组织的演变. 以固/液界面的平衡液相线温度和实际温度的差值作为枝晶生长的驱动力, 同时考虑了固/液界面曲率的Gibbs-Thomson效应. 通过求解溶质传输方程获得固/液界面处三种溶质的液相成分, 耦合PanEngine获得固/液界面处的平衡液相线温度及三种溶质的平衡固相成分. 为提高计算效率, 采用预制数据表格的优化策略将CA与PanEngine进行耦合. 将Al-4.5Cu-0.5Mg-1Si(质量分数, %)四元合金凝固时的固相分数随温度的变化以及固相分数和固相成分分布关系的模拟结果与Scheil模型和平衡凝固模型的预测结果进行了对比, 结果表明, 该模型不仅可应用于模拟多元合金中的枝晶生长形貌, 而且能对铝基四元合金系凝固的微观偏 析进行定量预测.
关键词:
数值模拟
,
null
,
null
朱鸣芳
,
陈
,
晋
,
孙国雄
,
洪俊杓
金属学报
对朱、洪已发展的一种微观尺度cellular automaton(CA)模型做了进一步改进.
在改进的模型中用二元合金的Gibbs-Thomson方程建立固/液界面的平衡关系.
考虑了动力学和表面能各向异性对枝晶择优生长方向的影响. 应用改进的模型
模拟了不同择优取向的单枝晶在过冷熔体中的自由生长、定向凝固过程中柱状
晶的竞争生长以及等轴晶的演变过程. 模拟结果表明, 改进后的模型成功地模
拟出各种不同择优取向的单枝晶和多枝晶的生长形貌.
关键词:
枝晶生长
,
modeling
朱鸣芳
,
汤倩玉
,
张庆宇
,
潘诗琰
,
孙东科
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00361
元胞自动机(cellular automaton, CA)方法能够有效地描述凝固过程中显微组织形貌的复杂演化过程, 且计算效率较高, 展现出良好的实际应用潜力. 近20 年来, CA模型取得了很大的进展. 本文简要综述几种模拟凝固组织的CA模型, 包括纯扩散和对流作用下的枝晶生长、共晶凝固、多元合金中的热力学和动力学耦合、枝晶耦合凝固气孔的生长、以及多尺度的耦合模拟. 最后, 对今后CA模型的发展提出作者的几点思考.
关键词:
合金
,
凝固
,
显微组织
,
数值模拟
,
元胞自动机
戴挺
,
朱鸣芳
,
陈双林
,
曹伟生
,
洪俊杓
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.10.006
建立了基于元胞自动机(CA)和热力学相平衡计算引擎(PanEngine)的二维耦合模型,并应用于铝基四元合金枝晶组织和微观偏析的数值模拟.在该耦合模型中,采用CA方法模拟枝晶组织的演变.以固/液界面的平衡液相线温度和实际温度的差值作为枝晶生长的驱动力,同时考虑了固/液界面曲率的Gibbs-Thomson效应.通过求解溶质传输方程获得固/液界面处三种溶质的液相成分,耦合PanEngine获得固/液界面处的平衡液相线温度及三种溶质的平衡固相成分,为提高计算效率,采用预制数据表格的优化策略将CA与PanEngine进行耦合.将Al-4.5Cu-0.5Mg-1Si(质量分数,%)四元合金凝固时的固相分数随温度的变化以及固相分数和固相成分分布关系的模拟结果与Scheil模型和平衡凝固模型的预测结果进行了对比,结果表明,该模型不仅可应用于模拟多元合金中的枝晶生长形貌,而且能对铝基四元合金系凝固的微观偏析进行定量预测.
关键词:
数值模拟
,
元胞自动机
,
PanEngine
,
枝晶生长
,
微观偏析
,
铝基四元合金
杨朝蓉
,
孙东科
,
潘诗琰
,
戴挺
,
朱鸣芳
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.01.007
建立了一个基于二维的元胞自动机-格子Boltzmann方法(cellular automaton-lattice Boltzmann method,CA-LBM)的耦合模型,对自然对流作用下枝晶的生长行为进行模拟研究.本模型采用CA方法模拟枝品的生长,采用LBM对自然对流及由对流和扩散控制的溶质和热传输进行数值计算.通过计算方腔自然对流问题对模拟自然对流、溶质和热传输的LB模型进行了验证.应用所建市的CA-LBM耦合模型模拟研究了合金中单枝晶和多枝晶在自然对流作用下的生长规律,并将单枝晶上游尖端的稳态生长模拟数据与解析模型的预测结果进行了比较.结果表明,模拟结果与理论预测值吻合良好,自然对流会对枝晶的生长产生重要影响.
关键词:
枝晶生长
,
自然对流
,
元胞自动机
,
格子Boltzmann方法
,
数值模拟
朱鸣芳
,
汤倩玉
,
张庆宇
,
潘诗琰
,
孙东科
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00361
元胞自动机(cellular automaton,CA)方法能够有效地描述凝固过程中显微组织形貌的复杂演化过程,且计算效率较高,展现出良好的实际应用潜力.近20年来,CA模型取得了很大的进展.本文简要综述几种模拟凝固组织的CA模型,包括纯扩散和对流作用下的枝晶生长、共晶凝固、多元合金中的热力学和动力学耦合、枝晶耦合凝固气孔的生长、以及多尺度的耦合模拟.最后,对今后CA模型的发展提出作者的几点思考.
关键词:
合金
,
凝固
,
显微组织
,
数值模拟
,
元胞自动机
