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多相场法研究层片厚度对三维共晶层片生长的影响

杨玉娟 , 严彪

上海金属 doi:10.3969/j.issn.1001-7208.2010.04.005

利用KKSO多相场模型,研究CBr4-C2Cl6过共晶合金,当层片间距为4.1 μm时,层片厚度对三维共晶层片生长过程的影响.研究表明层片厚度对三维共晶层片生长影响显著,厚度效应有可能导致层片取向的垂直偏转和倾斜偏转.层片厚度比较小时,共晶层片以类似于二维的1 λ振荡形式生长;当层片厚度大于6.4 μm以后,层片开始偏转,并最终在横截面上垂直于初始层片方向;层片厚度在8.6~14.2 μm之间取值时,在横截面内层片发生倾斜;之后,出现Z字形分叉,进一步增加层片厚度值至18.2 μm时,共晶层片又发生垂直偏转.

关键词: 数值模拟 , 多相场 , 共晶层片 , 层片厚度

共晶形貌选择及界面失稳的多相场模拟

杨玉娟 , 王锦程 , 杨根仓 , 朱耀产

金属学报

采用KKSM多相场模型, 研究了低速下定向凝固CBr4-C2Cl6薄试样的层片共晶界面失稳及形貌选择. 多相场模拟结果真实再现了3种共晶层片界面失稳模式及其形貌选择的演化过程, 随着初始层片间距的不断增加, 其形貌选择变化依次为:层片湮没→稳态生长→1λO不稳定性→2λO 不稳定性→层片分叉与形核.模拟结果不仅与理论计算的形貌选择图相符, 而且与实验结果定性一致.

关键词: 多相场 , eutectic , lamella destabilization

多相场模拟非共晶成分CBr4-C2Cl6合金层片生长的形貌选择

杨玉娟 , 王锦程 , 张玉祥 , 朱耀产 , 杨根仓

稀有金属材料与工程

通过KKSM多相场模型,分别研究了定向凝固条件下亚共晶、过共晶成分的CBr4-C2Cl6合金层片生长形貌选择规律.结果表明,随着初始层片间距的不断增加,亚共晶的形貌选择变化依次为:层片湮没→稳态生长→2λ0不稳定性→层片分叉与形核;而过共晶的形貌选择变化依次为:层片湮没→稳态生长→2λ0不稳定性→T-2λ0不稳定性→Tilt 生长→T-1λ0不稳定性.模拟结果不仅与理论计算的形貌选择图相符,而且与实验结果定性地一致.

关键词: 多相场 , 层片生长 , 亚共晶 , 过共晶 , CBr4-C2Cl6合金

自由共晶生长的多相场等温数值模拟

杨玉娟 , 王锦程 , 朱耀产 , 张玉祥 , 杨根仓

稀有金属材料与工程

采用Nestler多相场模型,模拟了给定不同数目与形态的核心及随机形核等不同初始条件下的自由共晶生长过程,研究了自由共晶生长机制;由固相体积分数随转变时间的对数关系曲线考察了Avrami指数的变化,证实自由共晶生长过程中存在3种生长机制:扩散控制生长、层片耦合生长及调幅分解生长,并且自由共晶生长过程实际是3种生长机制相互转变的过程.

关键词: 多相场法 , 共晶 , Avrami指数 , 生长机制

相场法模拟扩散场相互作用对沉淀相形貌及成分的影响

张玉祥 , 王锦程 , 杨玉娟 , 杨根仓 , 周尧和

金属学报

在把网格引入的各向异性的影响降低到合理范围的基础上,采用相场法研究了在无弹性场作用时,沉淀颗粒间的扩散场相互作用对沉淀相形貌及成分的影响。模拟结果表明:由于扩散场的相互作用,在沉淀相生长及粗化过程中,沉淀颗粒形貌可能出现圆形方形圆形菱形圆形的多种变化,且沉淀内部呈现成分不均匀性。随着沉淀相体积分数的增大,沉淀颗粒间的扩散场相互作用加强,对其沉淀相组织形貌及其成分的影响也更加显著。

关键词: 相场法 , precipitate , diffusion field , interaction

共晶形貌选择及界面失稳的多相场模拟

杨玉娟 , 王锦程 , 杨根仓 , 朱耀产

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2006.09.004

采用KKSM多相场模型,研究了低速下定向凝固CBr4-C2Cl6薄试样的层片共晶界面失稳及形貌选择.多相场模拟结果真实再现了3种共晶层片界面失稳模式及其形貌选择的演化过程,随着初始层片间距的不断增加,其形貌选择变化依次为:层片湮没→稳态生长→1λO不稳定性→2λO不稳定性→层片分叉与形核.模拟结果不仅与理论计算的形貌选择图相符,而且与实验结果定性一致.

关键词: 多相场 , 共晶 , 层片失稳 , 形貌选择

相场法模拟扩散场相互作用对沉淀相形貌及成分的影响

张玉祥 , 王锦程 , 杨玉娟 , 杨根仓 , 周尧和

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2007.10.018

在把网格引入的各向异性的影响降低到合理范围的基础上,采用相场法研究了在无弹性场作用时,沉淀颗粒间的扩散场相互作用对沉淀相形貌及成分的影响.模拟结果表明:由于扩散场的相互作用,在沉淀相生长及粗化过程中,沉淀颗粒形貌可出现圆形→方形→圆形→菱形→圆形的多种变化,且沉淀内部呈现成分不均匀性.随着沉淀相体积分数的增大,沉淀颗粒间的扩散场相互作用加强,对沉淀相形貌及其成分的影响也更加显著.

关键词: 相场法 , 沉淀组织 , 扩散场 , 相互作用

CBr4-C2Cl6共晶合金生长的三维多相场模拟Ⅰ.模型建立及验证

杨玉娟 , 严彪

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00091

将KKSO多相场模型扩展至三维,通过低层片厚度测试验证了模型建立和参数选择的正确性.利用KKSO三维多相场模型,在低厚度条件下研究了亚共晶、共晶及过共晶合金的三维形态演化.结果表明,三维形态演化与二维类似,当无量纲初始层片间距在0.598-2.336之间变化时,随着初始层片间距的增加,CBr4-C2Cl6共晶合金形态演化的顺序为:层片淹没→稳态生长→层片振荡→层片分叉.由于三维多了第三方向的限制作用,其形态演化的临界值明显低于二维.

关键词: 三维多相场 , 低层片厚度 , 形态演化

CBr4-C2Cl6共晶合金生长的三维多相场模拟Ⅱ.层片间距对形态演化的影响

杨玉娟 , 严彪

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00092

利用KKSO三维多相场模型,在等层片宽度和厚度条件下,研究了CBr4-C2Cl6共晶合金在不同初始层片间距条件下的三维形态演化过程、层-棒转变及三维层片间距调整机制.研究表明,对于亚共晶,共晶成分的CBr4-C2Cl6合金,不同的初始层片间距可能导致共晶形态发生层-棒转变,且发生层-棒转变的趋势与初始层片间距的大小有关;而过共晶成分的CBr4-C2Cl6合金不会发生层-棒转变,维持层片生长.而且当无量纲初始层片间距在0.598-2.336之间变化时,随着层片间距的增加,其演化顺序为:层片湮没后形成1λO→T-xλO→1λO→2λO→分叉与形核→Z字型分叉→无序组织.研究还表明,三维层片间距调整机制与二维层片间距调整机制类似,基本机制为层片湮没和层片分叉.当初始层片间距较小时,发生层片湮没现象.而当初始层片间距较大时,层片发生分叉.但由于多了第三方向的限制作用,三维层片间距调整机制比二维复杂.

关键词: 三维多相场 , 共晶 , 形态演化 , 层-棒转变 , 层片间距调整

层状纳米MnO2的液相合成及其电容性能

杨玉娟 , 桑林 , 黄成德

应用化学 doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2008.04.021

室温、KMnO4与MnSO4不同摩尔比条件下液相反应合成了一系列层状结构的δ-MnO2纳米材料,通过XRD、循环伏安以及恒流充放电等测试技术对所得材料的结构和电容特性进行了研究.结果表明,所合成的MnO2为无定型结构的水合含钾二氧化锰(KxMnO2·nH2O),粒径较小,比表面积较大.当n(KMnO4):n(MnSO4)=4:1时.所得MnO2材料电容性能最佳.将其在0.5 moL/L Na2SO4水溶液中,-0.2-1.0 V(vs.SCE)电位范围内,以94 mA.g恒电流充放电时,比容量达290,03 F.g;当恒定电流为1880 mA/g时,放电比容量为195.49 F/g.用375 mA/g的恒定电流进行充放电循环时,测得其首次放电比容量达227.84 F/g,100次循环后比容量仍为200.12 F/g,约为起始比容量的88%.

关键词: 液相合成 , 超级电容器 , δ-MnO2 , 电容特性

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