形核

摘要： 大线能量焊接用钢被广泛应用于船舶制造、海洋工程、桥梁制造、原油储罐等领域。宽厚板的大线能量焊接技术能有效节约成本,提高生产效率,是目前焊接领域备受关注的研究方向。而焊接接头附近是焊后力学性能最为薄弱的位置,焊接热影响区(HAZ)尤其是粗晶焊接热影响区(CGHAZ)的力学性能是焊接评价的重要指标之一,因此对CGHAZ组织性能的控制是该领域重要的研究方向。针状铁素体组织是基于氧化物冶金工艺的大线能量焊接用高强钢焊后CGHAZ内的主要微观组织。针状铁素体组织的交错互锁结构有效保证了CGHAZ的韧性。如何有效控制针状铁素体的形成是大线能量焊接用钢研发的关键。针状铁素体的形成机理尚未统一,影响因素错综复杂。针状铁素体的形核过程可能由多种形核机制综合控制。而针状铁素体形核的主要影响因素与钢中夹杂物的特性有直接关系。通过改善钢中夹杂物的尺寸、形貌和分布,可以提高针状铁素体的形核效率。针状铁素体的互锁组织有效地保证了CGHAZ的韧性。针状铁素体形成过程的有效控制技术不仅是CGHAZ韧性不断提高的关键,也是开发高强度易焊板产品的关键因素。此外,它与免预热焊接材料的开发密切相关,成为该领域的主要研究方向。因此,本文通过总结相关领域诸多参考文献的关键信息,梳理了大线能量焊接用钢CGHAZ针状铁素体形成过程控制技术的发展历程,探讨了CGHAZ针状铁素体的形核机理及影响因素,并列举了相关领域的主要研究成果,为大线能量焊接用钢的技术研究和产品开发提供参考。

摘要： 结晶凝固形核时,晶核的自由能刚开始随着半径增加而增大,到达某临界值后自由能开始降低。形核是一个热激活过程,需要克服一个形核功,通常认为,临界晶核的数目正比于激活项exp(-ΔG;/kT),临界晶核接收一个扩散原子的概率正比于扩散项exp(-Q/kT),形核率正比于exp(-ΔG;/kT)exp(-Q/kT),在某一个过冷度具有极大值。通过定量的计算证明,相对于激活项exp(-ΔG;/kT),扩散项exp(-Q/kT)的变化完全可以忽略,在实验上无法证实扩散项的存在。

摘要： 本文通过在石膏型铸造中施加不同电流密度的直流电场,研究电流密度对Al-5Cu合金凝固组织的影响规律。当电流密度从0 mA/mm^(2)增大到25 mA/mm^(2)时,α-Al晶粒尺寸逐渐减小,位于正极附近的柱状晶长度随电流密度的增加而逐渐变长,而负极附近柱状晶长度的变化与正区柱状晶长度的变化相反。当电流密度大于25 mA/mm^(2)时,α-Al晶粒尺寸逐渐增大,正极附近柱状晶粒长度减小,但是负极柱状晶变化不大。通过Al-5Cu合金凝固过程冷却曲线,分析电流密度对过冷度的影响,并从形核和长大的角度讨论了直流电对晶粒形貌和尺寸的影响机理,揭示了珀耳帖效应和焦耳效应对Al-5Cu合金凝固组织的影响规律。

摘要： 定量研究硼含量对Al-5Ti-1B细化工业纯铝的影响。研究发现,当B含量低于0.03%(质量分数)时,Al-5Ti-1B的细化性能随B含量的增加而逐渐减弱,这是由于B与TiB_(2)上的Al_(3)Ti中间层发生反应以及熔体中溶质Ti的消耗。相反,当B含量超过0.03%(质量分数)时,Al-5Ti-1B的细化性能随着B含量的增加而逐渐恢复,这与熔体中AlB_(2)颗粒的形成有关,AlB_(2)颗粒为α(Al)的形核提供额外的形核核心。

摘要： 原位反应法制备金属基复合材料具有增强体与基体间无杂质、无污染、颗粒分布均匀等优点,已成为制备金属基复合材料的一种重要方法,揭示其动力学机制及规律具有重要的理论及工业价值.然而,原位反应过程具有反应时间短、随机发生、温度高等特点,目前采用原位实验观测其反应过程仍存在较大困难.本文采用相场法模拟金属熔体内的原位反应过程,首先建立了能够描述双束金属熔体界面反应形核的相场模型,并采用该模型模拟了不同参数下相界反应形核过程.结果表明,形核率随着曲率半径及噪声强度的增大而增大,小曲率半径及强噪声条件下新相颗粒尺寸分布更加均匀,形核率随着过冷度的增大而先增大后减小.

摘要： 为了实现激光约束核聚变(ICF)的自持聚变目标,对靶壳内氘氚冰的质量提出了极其苛刻的要求,冰层内表面和靶壳的同心度要求大于99.9%,冰层内表面均方根粗糙度(RMS)优于1μm.高质量的冷冻氘氚靶建立在靶壳内高质量氘氚冰层的前提之上.单晶是冰层的最好形态,在靶壳内获得氘氚冰籽晶是基础条件.本文通过采用逐渐降低升温速率的台阶控温方法,开展了充气微管内保留籽晶的研究,揭示了充气微管内保留籽晶的形核机理,实验结果表明,利用充气管口可保留稳定、单一的籽晶,在相同的过冷度下,当氘氚籽晶c轴方向与充气管轴向平行时,生长速度较c轴垂直于充气管轴向时的速度慢约1—2个量级,为获得高质量的籽晶从而形成高质量的氘氚冰提供了参考和支撑.

摘要： 在钢液Al脱氧实验的基础上,从动力学的角度,分析了Al脱氧机理。本研究的Al脱氧动力学考虑了界面性质的影响。Al脱氧机理包括,Al加入之后,Al_(2)O_(3)的形核和生长,以及脱氧平衡后,Al_(2)O_(3)夹杂的团聚和去除。Al_(2)O_(3)的形核数量密度为(0.72-1.62)×10^(14) m^(-3),随着过饱和程度的增加以及Al_(2)O_(3)核心与钢液界面张力的减小,形核数量密度增大。这些趋势可以用均相形核理论来解释。我们估算出,Al_(2)O_(3)形核的平均界面张力为1.43 N·m^(-1),频率因子为4.27X10^(35) m^(-3)·s^(-1),形核时间为0.01 s,平均形核速率为1.96x10^(16)m^(-3)·s^(-1)。加入Al后,在2.2-3.7 s内,通过钢液中过饱和[O]的扩散,Al_(2)O_(3)核心迅速生长为直径为2.0-2.6μm的Al_(2)O_(3)夹杂物。在随后的脱氧平衡中,随着钢液中[O]浓度的增加,Al_(2)O_(3)夹杂物的生长速率增加,其生长机理可以用Ostwald成熟理论来解释。同时,Al_(2)O_(3)团簇夹杂物随着凝聚力的增大而增大,夹杂物的凝聚既包括单夹杂物的合并,也包括上浮过程中的簇状夹杂物的合并。

摘要： 近年来,单原子催化剂因其最大化的金属原子利用效率和高催化性能,已成为能量存储和转化领域中的研究热点.单原子催化剂的高活性主要来源于其低配位结构、量子尺寸效应和原子与载体之间的强相互作用.因此,如何根据构-效关系开发通用且简单的制备高效单原子催化剂的方法具有重要的意义.从实际应用的角度而言,湿化学法因具有工艺简单和易于大规模生产的特性,被认为是一种实现工业化制备单原子催化剂的方法,现已开发了一系列制备负载型单原子催化剂的策略.本文从独特的抑制反应物前驱体物质形核的角度出发,总结了冷冻合成方法对形核的抑制机制,进一步针对不同方面的应用,探讨了单原子材料的催化机理,并对其未来的发展进行了展望.

摘要： 耐热钢是火电、核电、化工等领域中服役于高温条件下的关键材料,在服役过程中析出相的存在对耐热钢热强性、韧性、组织稳定性及抗高温氧化性等具有重要影响,而应变使基体中产生大量位错,对于析出相形核有促进作用。对耐热钢的主要合金元素和析出相进行了介绍,从应变诱导形核、应变诱导析出相长大和粗化、应变诱导析出模型的工程应用3个方面对耐热钢应变诱导析出模型的研究进展进行了综述,并对应变诱导析出模型的未来研究方向进行了展望。

摘要： 采用耦合群体动力学方法与元胞自动机方法建立了细化处理条件下铝合金凝固微观组织演变的数值模型.该模型考虑了α-Al的非均匀形核过程、晶粒的初始球形长大以及之后的枝晶生长过程.利用建立的模型模拟了Al-5Ti-1B中间合金细化工业纯铝凝固组织演变过程.结果表明:形核初始阶段,熔体中存在充足数量的有效形核粒子,α-Al形核率随着熔体过冷度的增大逐渐增高;形核开始不久后,α-Al的异质形核过程由熔体中有效形核粒子数量控制,直到再辉发生,形核停止.模拟分析了中间合金添加量以及熔体冷却速度对工业纯铝凝固组织演变过程的影响,模拟结果与实验结果相符,验证了模型的准确性.

摘要： 基于“晶体游离”、“枝晶熔断”和“结晶雨”三种等轴晶形成理论，提出了振动激发金属液形核设想。其技术特征是：当一种带有冷却结构且进行高频振动的晶核发射器棒体插入金属液内时，在棒体表面将迅速形成大量的细小晶粒，这些晶粒在振动的作用下可被连续不断地弹射至金属液中，成为金属液凝固过程中等轴晶的形核核心，从而提高铸坯组织的均匀性。分别以30％氯化铵水溶液、锌和不锈钢为研究对象进行了大量的物理模拟实验，初步探讨了振动激发金属液形核过程机理，考察了振动激发金属液形核技术对于促进铸坯均质化的效果。结果表明：振动激发形核过程中产生的晶粒始于晶核发射器棒体的表面；振动和冷却促进了溶液表面结晶雨的形成；为了促进晶核的游离，要确保棒体表面的温度介于溶液的固、液相线温度之间；对金属液进行振动激发形核处理后，锌和不锈钢的凝固组织中的等轴晶率可达到80％。通过对铁素体不锈钢液进行振动激发形核处理后，钢的凝固组织中等轴晶率可提高到80％以上。

摘要： 实验采用10kW不锈钢谐振腔型微波等离子体化学气相沉积装置,在Mo、Ni、Fe 3种不同类型的异质衬底上进行了金刚石形核研究;实验中发现对衬底采取高温氢等离子体退火处理(处理条件为:微波功率3000W,工作气压8.0kPa,H2流量100sccm,基片温度约为900°C,处理时间为10～15min);以及在衬底上镀上复合过渡层的预处理方式能够抑制低温低气压条件下碳的石墨化趋向和提高膜、过渡层、衬底三者之间的结合力,进而可以有效地提高和改善金刚石膜的形核密度和质量。

摘要： 对低碳钢中晶内铁素体的形核机制进行了简要的回顾与评述.由于形成溶质贫乏区增加相变的驱动力促进晶内铁素体形核是主要的形核机制之一,夹杂物作为优先的形核地点,可以减少与铁素体晶核的界面能,促进晶内铁素体形核.热收缩不同引起的应力/应变促进晶内铁素体形核.经典形核认为夹杂物作为惰性界面也可促进晶内铁素体形核.关于晶内铁素体的形核机制,目前尚无统一认识.在不同条件下晶内铁素体的形核机制不尽相同,可能有一种机制起主导作用,另外一种或者几种机制起辅助作用。

摘要： 建立了二维坐标系下熔体对流与温度起伏之间关系的理论物理模型，结果表明：在周期性边界条件下，只要两个坐标轴方向上熔体的流动速度不为零，熔体内的温度就能产生周期振荡解，即温度起伏。利用氯化铵晶体溶于水中，加热到过饱和度温度以上，进行自然冷却，在高于过饱和度温度10°C以上，进行搅拌，在1s～5s内，熔体内大量形核，出现大量晶体，这与理论模型的计算结果相吻合。

摘要： 从热力学上讨论了外加金属丝对金属液形核的影响.理论和实验研究表明,当金属液中加入金属丝时,其熔化造成金属液温度起伏的同时,改变了其周围金属液微区化学成分,造成成分起伏,改变体系的不稳定热力学条件,促使金属液形核,并给出了金属丝的有效成分范围.

摘要： 马氏体组织形貌与亚结构的深入观察研究具有重要的理论意义和实用价值。采用60Si2CrV、CrWMn、Mn13、GCr15和W6Mo5Cr4V2钢，分别将其加热淬火，得到马氏体组织。采用QUANTA-400型环境扫描电镜和JEM-2100透射电镜观察马氏体的组织形貌、亚结构及形核长大，并探讨其形成机制。观察发现，高碳钢马氏体为片状马氏体，隐晶马氏体实际上也是片状马氏体；高碳钢马氏体的亚结构是孪晶、高密度位错，也发现存在层错；高碳钢中马氏体可在奥氏体晶粒内部形核，也可在奥氏体晶界、孪晶界面及相界面等处形核。分析认为，马氏体相变时的体积应变能的变化是影响马氏体组织形貌和亚结构的主要原因。

摘要： 本文采用堆焊的方法，在45#钢表面沉积了不同钛含量的Fe-Cr-C合金。采用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射仪研究钛含量对Fe-Cr-C堆焊层显微组织的影响。采用凝固析出相计算及二维点阵错配度理论，对M7C3型碳化物的细化机理进行了讨论。结果表明，Fe-Cr-C堆焊合金的显微组织由初生M7C3型碳化物和共晶M7C3+γ-Fe组成。在凝固过程中，初生(Cr,Fe)7C3型碳化物沿热流密度方向形核和生长。随钛含量的增加，初生(Cr,Fe)7C3碳化物被细化。当钛含量达到1.2wt.%时，堆焊合金组织由过共晶组织转变为亚共晶组织。通过热力学计算，在Fe-Cr-C-Ti合金凝固过程中，MC型碳化物先于M7C3型碳化物析出。错配度计算结果表明，(110)TiC与(010)73CrC两者间的二维点阵错配度值为9.257%，表明TiC作为Cr7C3的非均值形核核心是中等有效的。因此，M7C3型碳化物可以被细化。

摘要： 本文以Al-4.5Cu合金为研究对象,建立了一个模拟其凝固微观组织形成的随机性模型.当前工作中基于有限元法进行宏观温度场计算和一个改进的元胞自动机法进行微观形核、晶体生长计算.同时模型中综合考虑了溶质再分配、界面曲率、优先生长方向的作用.采纳了一种新的概率性邻位配置方式降低了连续形核造成的影响.用C++语言编制了相应的数值模拟软件,利用软件计算结果模拟了形核参数等对凝固微观组织形成的影响,并进行了可视化处理.

摘要： 利用热模拟单向压缩实验,研究了一种Nb微合金钢变形诱导铁素体相变(DIFT)组织演变的基本特征,并与变形奥氏体连续冷却相变中的组织变化进行了比较.结果表明,变形诱导铁素体相变可分为三个阶段:具有较低形核率的转变初期、具有较高形核率的转变中期以及较低形核率的转变后期.DIFT是一个形核主导的过程,而变形奥氏体的连续冷却相变是一个晶核生长主导的过程.DIFT由于相变伴随形变进行,奥氏体内位错密度可以保持较高水平,从而可以获得较高的形核率;另外晶核的生长和晶粒的长大因变形时间短而受到充分抑制.这是变形诱导铁素体相变能够获得超细晶的重要原因.

摘要： 本文通过热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法研究了添加不同量CaO和MgO对Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化过程及性能的影响.随CaO,MgO添加量增加,玻璃转变温度(Tg)降低,晶化峰值温度(Tp)降低,有效频率因子v增加,但是玻璃向β-石英固溶体转变晶化活化能E增加,晶体生长指数n降低,晶化动力学参数k下降.晶化后得到了由β-石英固溶体、β-锂辉石和透辉石等晶相组成的复相微晶玻璃.通过微观结构分析发现,随CaO和MgO添加量增加,微观组织从细小等轴晶向粗大的纤维状结构转变,这表明,添加CaO和MgO在降低玻璃的熔化温度的同时,抑制了玻璃整体晶化.玻璃晶化后得到的β-锂辉石和透辉石等的复相微晶玻璃,促进了材料力学性能的提高,抗弯强度从135MPa增加到186MPa.

摘要： 本发明公开了一种残根残冠桩核塑形修复导板的制作方法及导板，涉及口腔辅助医疗器械及其制备技术领域，上述方法包括：A1、扫描上下颌与颌骨，获得上下颌数字化模型与CBCT颌骨模型；A2、调整上下颌数字化模型，获得牙冠修复数字化模型；A3、按照预定值缩减牙冠修复数字化模型，获得树脂核数字化模型；A4、配准树脂核数字化模型与CBCT颌骨模型，获得桩核塑形修复导板数字化模型；A5、将桩核塑形修复导板数字化模型制作成实体；先获得牙冠修复后的全冠修复体，再以全冠修复体为导向进行缩减，获得树脂核数字化模型，不仅预留出足够的牙冠修复空间，还减少了树脂材料的浪费以及临床医师对树脂核的修整时间。

摘要： 本发明涉及一种硅晶粒异质形核强化剂在促进铝硅合金熔体中硅晶粒形核中的应用，该硅晶粒异质形核强化剂的元素组成为以下组分中的一种或两种以上组合：铝和铁，铝和铬，铝和镍，铝和锰，铝和钒，铝和铜，铬和硅，镍和硅，锰和硅，铜和硅。该硅晶粒异质形核强化剂可以大幅度提高铝硅熔体中存在的硅晶粒的异质形核核心的形核能力，从而大幅度提高铝硅熔体中硅晶粒的形核率，改善凝固组织。

摘要： 一种电阻点焊熔核形核动态质量无损检测方法，首先实时采集电阻点焊过程的结构负载声发射信号，并绘制动态曲线图；由动态曲线提取出电极加载、熔核形核和裂纹生成三个阶段的声发射信号；分别统计声发射信号的振铃数和总能量；剖开电阻点焊试样熔核，测得实际熔核直径、高度和裂纹长度；建立样本对，形成训练集；分别建立熔核尺寸人工神经网络和裂纹长度人工神经网络，并利用Back Propagation神经网络算法对所取得的样本进行训练；将训练好的模型用于熔核尺寸和裂纹生成的实时检测。利用本发明可以较为准确地实现多种常用金属结构材料电阻点焊熔核质量的在线检测。

摘要： 本发明涉及一种硅晶粒异质形核强化剂在促进铝硅合金熔体中硅晶粒形核中的应用，该硅晶粒异质形核强化剂的元素组成为以下组分中的一种或两种以上组合：铝和铁，铝和铬，铝和镍，铝和锰，铝和钒，铝和铜，铬和硅，镍和硅，锰和硅，铜和硅。该硅晶粒异质形核强化剂可以大幅度提高铝硅熔体中存在的硅晶粒的异质形核核心的形核能力，从而大幅度提高铝硅熔体中硅晶粒的形核率，改善凝固组织。

摘要： 一种电阻点焊熔核动态质量无损检测方法，首先实时采集电阻点焊过程的结构负载声发射信号，并绘制动态曲线图；由动态曲线提取出电极加载、熔核形核和裂纹生成三个阶段的声发射信号；分别统计声发射信号的振铃数和总能量；剖开电阻点焊试样熔核，测得实际熔核直径、高度和裂纹长度；建立样本对，形成训练集；分别建立熔核尺寸人工神经网络和裂纹长度人工神经网络，并利用BackPropagation神经网络算法对所取得的样本进行训练；将训练好的模型用于熔核尺寸和裂纹生成的实时检测。利用本发明可以较为准确地实现多种常用金属结构材料电阻点焊熔核质量的在线检测。

摘要： 本发明属于冶金或金属材料领域,具体涉及一种含稀土硫化物形核剂的铁素体不锈钢及其制备方法，该方法通过控制钢液中Ce、O、S和Al元素的质量分数为0.001％≤ω[Ce]≤0.03％、0.0005≤ω[O]≤0.003％、0.0005％≤ω[S]≤0.002％、0.005％≤ω[Al]≤0.015％，使得凝固过程中大量弥散析出Ce‑S形核剂，生成的Ce‑S形核剂作为铁素体的形核核心，提高了铁素体不锈钢等轴晶比例。Ce‑S形核剂是在凝固过程中析出，解决了形核剂的弥散分布和合适尺寸的问题，Ce‑S形核剂能够作为铁素体异质形核的有效核心，这为提铁素体不锈钢等轴晶比例提供了一种新的切实可行的工艺。

摘要： 本发明公开了一种硫化物形核核心检测方法，涉及易切削钢技术领域。首先将待测样品按照预设升温速率加热至1150摄氏度，并保温预设时长，以使待测样品中的硫化物形核核心裸露；随后将待测样品按照预设降温速率冷却至25摄氏度，以使硫化物形核核心定型；接着对硫化物形核核心进行尺寸测量和成分检测。与现有技术相比，本发明提供的硫化物形核核心检测方法由于采用了将待测样品按照预设升温速率加热至1150摄氏度，并保温预设时长，以使待测样品中的硫化物形核核心裸露的步骤，所以能够准确检测出硫化物形核核心的尺寸和成分，提高检出率，检测效果好。

摘要： 本发明涉及一种27SiMn钢的形核剂及生成方法，所述形核剂为以(Mg、Mn)O‑Al2O3氧化物为基底，外围包裹MnS的复合夹杂物，所述基底中(Mg、Mn)O质量分数为30％‑40％，所述基底中Al2O3质量分数为60％‑70％，基底的大小为0.5～2μm，形核剂的尺寸为3～5μm，数量≥200个/mm2。该形核剂在钢液凝固过程中自发形成并作为非均质形核核心，得到均匀细化的凝固组织，起到减弱钢锭的偏析程度、提高材料的组织均匀性的作用。

摘要： 提高金刚石异质外延形核均匀性的方法，本发明属于异质外延单晶金刚石制备领域，它为了解决常规BEN工艺下偏置电流水平较低，导致金刚石异质外延形核的均匀性较差的问题。提高形核均匀性的方法：一、在衬底上沉积Ir薄膜，然后在退火后的复合衬底的背面和侧面沉积金膜；二、用直流偏压增强形核工艺在样品托上沉积金刚石薄层；三、通入氢气，激活等离子体，通入甲烷气体，控制甲烷的体积分数，开启直流偏压电源，进行偏压增强形核，然后降低甲烷浓度，开始进行金刚石外延生长，直至生长结束。本发明使得异质外延所形核所需要的含碳粒子扩散会更加快速，有效避免了形核聚集发生在个别区域，使形核发生位置分布更为分散均匀。

摘要： 本发明涉及表面处理技术领域，具体涉及一种提高有机基体上金属化薄膜形核均匀性的方法，包括步骤如下：(1)选用厚度和粗糙度合适的聚合物作为基材；(2)对基膜依次采用无水乙醇和去离子水超声波清洗，时间均为1～3min，吹干备用；(3)对基膜进行等离子体预处理，使用空气作为反应气体，气压为10～20Pa，离子源功率为20～45W，处理时间为1～15min；(4)在预处理后的基膜上继续沉积金属膜。该方法可显著提升沉积粒子的形核密度，有利于形成均匀致密的金属化薄膜。