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Mg-Zn合金时效过程中GP区析出的热力学分析

王晓亮李长荣郭翠萍杜振民何维

金属学报 doi:DOI: 10.3724/SP.J.1037.2009.00708

利用显微硬度、XRD及TEM分析了Mg-1.9Zn (原子分数, %)二元合金时效硬化现象及GP区的形态和出现的温度范围. 研究结果表明: 在343和383 K时效过程中, 过饱和固溶体中发生Zn原子偏聚, 形成形态不同的GP区; 在423 K时效, 硬化峰值出现较早, 没有典型GP区出现. 利用本文优化获取的镁基固溶体相的热力学参数, 给出镁基过饱和固溶体存在亚稳态溶解度间隙和溶质原子偏聚GP区时Gibbs自由能曲线的特征形式, 确定了具有GP区析出效应的Mg-Zn体系的合金成分范围和时效温度区间.

关键词: Mg-Zn合金 , low temperature ageing , GP zone , thermodynamic analysis

西门子法三氯氢硅氢还原Si-CVD本征动力学模型

吴永 , 王伟 , 刘晓瑞

中国有色金属学报

联系生产实际对西门子法三氯氢硅氢还原反应体系的反应做了归类分析,选用可靠适用的热力学基础数据,设计合理计算方案,计算分析16个反应在反应温度区及附近温度区的吉布斯自由能和标准平衡常数数值,利用反应耦合理论提供了将SiHCl3(g)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g)作为主反应的热力学依据,确认该主反应与关键组分SiHCl3(g)的两个热分解生成有Si(s)和SiCl4(g)的反应构成的平行反应为生成Si-CVD的主要反应.在此基础上,应用L-H均匀表面吸附理论,借助非均相气-固相催化反应模型方法,导出该还原Si-CVD过程的本征速率方程-rAs=ksc1cA +ksc2cA2+ksc3cA4,进而线性化变换为等价的拟一级不可逆反应动力学模型-RAS=ksc,djcA,dj(简写为-RAss=kscccA),便于动力学参数测定和后续建立宏观动力学模型.

关键词: 反应工程 , 多晶硅 , 西门子法 , 三氯氢硅氢还原反应 , 化学气相沉积 , 热力学分析 , 本征动力学模型

燃烧合成Si3N4和SiC复相材料的相稳定性热力学分析

陈松林 , 袁林 , 冯中起 , 刘锡俊 , 曾鲁举 , 杨筠 , 李江涛

材料科学与工程学报

为了提高Si3N4产率和降低成本,采用硅粉、氮气作为原料,碳、二氧化硅作为稀释剂,卤化铵作为化学激励剂,通过机械活化和化学激励法燃烧合成制备Si3N4和SiC复相原料。热力学分析表明:特定的工艺条件下氧化硅和碳替代氮化硅作为稀释剂,当氧化硅和碳含量约30wt%时,能得到氮化硅和碳化硅复合陶瓷粉体。以碳的活度为1计(ac=1),燃烧合成时两者稳定共存的温度为1647K;同时,增大氮气压力和降低氧分压是硅粉完全氮化的条件,而不宜提高合成温度。当满足特定工艺条件时(原料加入量为9%Si3N4及15%淀粉和SiO2的混合物、氮气压力大于3MPa、5小时磨研),燃烧合成产物的主晶相为Si3N4、SiC和Si2N2O,而无游离硅,此产物是烧结Si3N4和SiC复合陶瓷或制备Si3N4结合SiC耐高温材料的理想原料。

关键词: Si3N4 , SiC , 燃烧合成 , 相稳定性 , 热力学

Zr-Si-C-N-O系复相材料的制备及热力学分析

于仁红 , 周宁生 , 张菲菲

稀有金属材料与工程

为了得到锆英石碳热还原氮化反应时产物相的稳定存在区域,用△fGiθ=A+ BT法对Zr-Si-C-N-O系进行了热力学计算和分析,绘制了Zr-Si-C-N-O系优势区相图.结果表明:通过控制配碳量、反应温度、炉内的CO分压和N2分压,可以获得组成分别为ZrO2-Si2N2O、ZrN-Si2N2O或ZrN-Si3N4等的复相材料.根据热力学分析结果,以锆英石、活性炭为原料,N2 (99.999%)为氮源,研究了配碳量(10%,20%,22%,30%,质量分数)对锆英石碳热还原氮化反应失重率及产物相组成的影响.结果表明:配碳量不仅显著影响锆英石碳热还原氮化反应产物的物相组成,而且配碳量的增加还会降低锆英石碳热还原氮化反应的开始温度.

关键词: 锆英石 , 碳热还原氯化 , 热力学分析 , 优势区相图 , 配碳量

元素Y和Ce在镁中存在状态及其热力学分析

赵鸿金 , 李涛涛 , 杨正斌 , 傅军铤

材料热处理学报

采用各种分析手段研究Y和Ce元素在镁中的存在形式和热力学行为,以及稀土元素对镁合金组织的影响.结果表明,镁合金的晶界处先形成Mg12Ce相,继而生成Mg24Y5相.镁合金经过固溶和时效处理后,在晶界和晶粒内分别析出Mg12Ce和Mg24Y5相;随时效时间延长,晶粒内逐渐出现更稳定的呈点状分布的相,它由Mg24Y5、Mg2Y及MgY3种化合物组成,晶界上也出现了由多种镁铈金属间化合物组成的相,镁合金硬度随时效时间先升高后降低再升高.

关键词: Mg-Y-Ce合金 , 时效处理 , 热力学分析 , Miedema模型

太阳能高温电解水蒸气制氢系统热力学分析

黄志刚 , 李增耀 , 陶文铨

工程热物理学报

本文对太阳能高温电解水蒸气制氢系统进行了设计.该系统以太阳能为唯一的一次能源,采用太阳能分频技术,提供高温电解水蒸气制氢所需的电能和热能.此外,利用余热回收器回收电解产物的余热.热力学分析表明:(1)系统制氢效率可达34.8%;(2)太阳能聚光-分频热电联产装置是系统能量和(火用)损失最大的环节.提高电解温度和降低操作电压可减小电解环节的(火用)损失.

关键词: 太阳能制氢 , 分频 , 高温电解 , 热力学分析

MC-C-O体系在超高温条件下相平衡的热力学分析

钟洪彬李美栓周延春王俊山许正辉张中伟房学良

中国腐蚀与防护学报

从热力学角度出发,采用工程数学软件Matlab计算出了 在涉及超高温(2073 K以上)范围的宽温域内一些典型过渡金属 碳(硼)化物与氧反应的Δ G0,以及相应的平衡氧分压;在此基础上 绘制了2500 K时ZrC-ZrO2体系和SiC-SiO2体系的氧化物蒸气压图以及界面蒸气压随温度的变化曲线。依据上述热力学数据,可以了解不同碳化物的氧活性和平衡氧分压随温度的变化规律,以及ZrC-ZrO2和SiC-SiO2体系氧化物蒸气压特别是界面蒸气压的大小,对于深入了解改性C/C复合材料和超高温陶瓷的超高温氧化行为,特别是对于改性C/C复合材料中有效的抗氧化添加剂的选择有理论指导意义。

关键词: 热力学分析 , ultra-high temperature ceramics , carbon/carbon composites , ultra-high temperature oxidation

一种基于正逆循环耦合的低温制冷系统

陈宜 , 韩巍 , 孙流莉 , 金红光

工程热物理学报

以能的梯级利用原理为指导原则,基于正逆循环耦合方法,本文提出了一种利用中温显热热源制取较低温度冷量的复合式制冷系统,该系统由动力子循环、吸收式制冷子循环与压缩式制冷子循环有机耦合而成.通过模拟计算,对系统热力性能进行了评估,系统制冷性能系数(COP)达到了0.277,与常规余热双级吸收式制冷系统相比,提高了50%左右.通过(火用)平衡和t-Q图分析,发现热源利用过程不可逆损失大幅降低是系统性能提升的主要原因.本文还研究了热源烟气温度TH和冷却水温度TCW对系统性能的影响,为指导系统设计提供了依据.

关键词: 正逆循环耦合 , 中温热源 , 低温制冷 , 热力学分析

利用LNG冷能与工业余热的有机朗肯循环研究

饶文姬 , 赵良举 , 刘朝 , 徐进良 , 张墨耕

工程热物理学报

本文提出用有机朗肯循环同时回收LNG冷能和工业余热,选择乙烷作为工质,对循环进行了详细的热力分析.分析结果表明,随着蒸发压力的升高,循环热效率及做功量都增大;当蒸发器出口温度低于240℃,蒸发压力取值较高时,冷凝器会出现不允许出现的负夹点温差,冷凝器换热不足,换热后不能使LNG达到汽化的最终温度;利用温度低于260℃的工业余热与LNG冷能时,为解决原循环高压力下冷凝器的换热不足问题,需在原循环的基础上增加一个换热器.

关键词: LNG冷能利用 , 余热利用 , 有机朗肯循环 , 热力分析 , 夹点温差

工业硅生产过程的热力学分析与优化

孙亚娟 , 王华 , 吕国强

硅酸盐通报

为了优化现有矿热炉碳热还原炼硅工艺,提高工业硅的产出量,利用热力学软件HSC,基于平衡常数法,对二氧化硅碳热还原制取工业硅的反应过程进行了热力学计算,并用HSC软件的化学反应平衡模块模拟分析了在煅烧的石英石和碳质还原剂中添加碳化硅对反应的影响.通过软件模拟,分析加入SiC作为原始物料后,不同物料配比对硅产出率的影响.结果表明:在煅烧的石英石和碳质还原剂中添加适量碳化硅可以促进反应的进行,以SiO2、SiC、C为炉料,当输入摩尔比为m(SiO2/C/SiC)=3∶1∶2时,硅产出量相对最高.

关键词: 工业硅 , 热力学分析 , 平衡常数 , 化学反应平衡

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