PbSnBi熔体液-液结构转变可逆性与凝固行为相关性研究

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液-液结构转变对熔体分形特征和凝固行为的影响的开题报告

液-液结构转变对熔体分形特征和凝固行为的影响的开题报告题目：液-液结构转变对熔体分形特征和凝固行为的影响引言：熔体是物态学中的一种状态，其具有高温、高熵、高移动性的特征。

研究熔体的性质和行为对于深入理解相变和物质转化有着重要意义。

熔体的分形特征和凝固行为是研究熔体性质和行为的重要内容之一。

液-液结构转变是指熔体中存在两种或以上的液体结构的相互转化。

随着研究的深入，液-液结构转变被越来越多地认为是熔体的重要特征之一。

然而，目前对液-液结构转变对熔体分形特征和凝固行为的影响的研究还不够充分。

因此，本文旨在开展研究，探究液-液结构转变对熔体分形特征和凝固行为的影响。

研究内容和方法：本研究将通过理论分析和实验方法，探究液-液结构转变对熔体分形特征和凝固行为的影响。

具体研究内容包括以下几方面：1. 熔体的分形特征：通过计算熔体的分形维数和分形特征参数，探究液-液结构转变对熔体分形特征的影响。

2. 熔体的凝固行为：通过熔体凝固实验，观察熔体的凝固行为，并分析液-液结构转变对熔体凝固行为的影响。

3. 熔体的微结构变化：通过光学显微镜或者扫描电子显微镜等手段，观察熔体微观结构的变化，探究液-液结构转变对熔体微结构的影响。

研究意义：研究液-液结构转变对熔体分形特征和凝固行为的影响，有着重要的科学意义和应用价值。

一方面，可以深入理解熔体的性质和行为，为相变和物质转化等领域的研究提供重要基础。

另一方面，可以为开发新型材料、改进生产工艺等提供科学依据和指导。

预期成果：本研究将揭示液-液结构转变对熔体分形特征和凝固行为的影响，探究熔体微观结构变化背后的物理机制。

同时，本研究将制定一系列熔体实验和数据处理方法，为开展熔体相关研究提供技术支持和参考。

预期成果包括相关论文发表和实验数据集成。

高分子熔体的流变性

非牛顿流体定义
高分子熔体属于非牛顿流体的范畴，其流动行为不符合牛顿流体的线性关系。
流动曲线与粘度曲线
非牛顿流体的流动曲线和粘度曲线通常呈现出非线性特征，可以通过流变实验进行测定和分析。
弹性与塑性表现
高分子熔体的弹性
01
高分子熔体在流动过程中表现出一定的弹性，即在外力作用下
发生形变后能够部分恢复。
高分子熔体组成
由长链状大分子和少量添加剂（如增塑剂、稳定剂等）组成。
高分子熔体分类
根据来源和性质不同，高分子熔体可分为热塑性熔体和热固性熔体。
流变性研究意义及应用
研究意义
流变性是高分子熔体的重要物理性质，对其加工性能和产品质量具有重要影响。通过研究高分子熔体的流变性，可以优化加工工艺、提高产品质量、降低生产成本。
理论计算方法
结果分析与讨论
采用数值模拟方法对高分子熔体流动行为进行理论计算，如有限元法、有限差分法等。
对理论计算和实验结果进行分析和讨论，探究高分子熔体流动行为的内在规律和影响因素。
实验验证方法
通过实验手段对高分子熔体流动行为进行验证，如流变仪测试、毛细管流变实验等。
04 高分子熔体加工过程中的流变性
现代流动理论发展
分子链缠结理论
高分子链之间的缠结作用对熔体流动行为产生重要影响，缠结程度与分子量、分子链结构等因素
密切相关。
蠕虫状链模型
该模型将高分子链视为由一系列蠕虫状链段组成，可描述高分子熔体的非线性粘弹性行为。
瞬态网络理论
高分子熔体在流动过程中形成瞬态网络结构，该理论可解释高分子熔体的触变性、震凝性等现象。
03 高分子熔体流动模型与理论
经典流动模型介绍

高分子熔体流动不稳定性及壁滑现象

第九章高分子熔体流动不稳定性及壁滑现象在前面讨论的高分子成型加工过程和流变测量中，都不加证明地假定高分子液体的流动，均为稳定的连续流动。

同时提出“管壁无滑移假定”。

正是在这些基本假定基础上，得到高分子液体在一些特定流场中的流动规律，了解并掌握了高分子液体基本的非线性粘弹性质。

然而在实际成型加工及流变测量中，物料流动状态受诸多因素影响，常常出现不稳定流动情形。

许多情况下，流场边界条件存在一个临界值。

一旦超越该临界值，就会发生从层流到湍流，从平整到波动，从管壁无滑移到有滑移的转变，破坏了事先假定的稳定流动条件。

研究这类熔体流动不稳定性及壁滑现象是从“否定”意义上讨论高分子的流变性质，具有重要意义。

该问题的工程学意义是，当工艺过程条件不合适，会造成制品外观、规格尺寸及材质均一性严重受损，直接影响产品的质量和产率，严重时甚至使生产无法进行。

高分子流动不稳定性主要表现为挤出过程中的熔体破裂现象、拉伸过程（纤维纺丝和薄膜拉伸成型）中的拉伸共振现象及辊筒加工过程中的物料断裂现象等。

熔体在管壁发生滑移与此类现象密切相关。

可以肯定地说，这些现象与高分子液体的非线性粘弹行为，尤其是弹性行为有关，是高分子液体弹性湍流的表现。

1．挤出成型过程中的熔体破裂行为1．1 两类熔体破裂现象熔体的挤出破裂行为：在挤出过程中，当熔体剪切速率超过某一γ 临界剪切速率时，挤出物表面开始出现畸变的现象。

crit γ 表现为：最初表面粗糙，而后随（或切应力）的增大，分别出现γ 波浪型、鲨鱼皮型、竹节型、螺旋型畸变，直至无规破裂（见图1-6）。

从现象上分，挤出破裂行为可归为两类：一类称LDPE （低密度聚乙烯）型。

破裂特征是先呈现粗糙表面，当挤出超过临界剪切速率发生熔体破裂时，呈现无规破裂状。

属于γ crit γ 此类的材料多为带支链或大侧基的聚合物，如聚苯乙烯、丁苯橡胶、支化的聚二甲基硅氧烷等。

一类称HDPE （高密度聚乙烯）型。

熔体破裂的特征是先呈现粗糙表面，而后随着的提高逐步出现有规则畸变，如竹节状、螺旋型畸变γ 等。

高分子材料成型加工问答完整版

1.聚合物熔体的流动行为有哪些？（郑治公）假塑性：此种流体的流动曲线是非线性的，剪切速率的增加比剪切应力增加的快，并且不存在屈服应力。

流体特征是黏度随剪切速率或剪切应力的增大而降低，此种流体称为剪切变稀的流体。

涨塑性：此种流体的流动曲线是非线性的，剪切速率的增加比剪切应力增加的慢，并且不存在屈服应力。

流体特征是黏度随剪切速率或剪切应力的增大而升高，此种流体称为剪切增稠的流体。

宾汉流体：是指当所受的剪切应力不超过屈服应力τ时，表现出线性弹性y响应，只发生虎克变形；当所受剪切应力超过τ时，发生线性粘性流动，遵循y牛顿定律的流体，亦称为塑形流体。

触变性：剪切速率保持不变，黏度随时间而减小，或所需的剪切应力随时间减少的流体称为触变性流体。

触变性描述的是具有时间依赖性的假塑性流体的流动行为。

震凝性：剪切速率保持不变，黏度随时间而增大，或所需的剪切应力随时间增大的流体称为震凝性流体，亦称为反触变流体。

震凝性描述的是具有时间依赖性的胀塑性流体的流动行为。

2. 聚合物加工中的形变种类有哪些？拉伸取向和剪切取向有何区别？（曹淑言）形变种类：答：普弹性变：（玻璃态下）普弹形变是外力作用下，链长和键角的变化中晶格的变形扭曲而致，撤去外力形变就能恢复，形变量小。

高弹性变：链段运动，大形变，大模量，形变一定时间可恢复。

粘流形变：高分子链发生质心位移，形变大，模量小，不可恢复。

1）剪切流动取向：聚合物熔体或浓溶液中的分子链、链段或几何形状不对称的固体粒子在剪切流动时沿剪切流动的运动方向排列的现象称为剪切流动取向。

2）拉伸取向：聚合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用时沿受力方向作定向排列的现象称为拉伸取向。

如果受一个方向作用力引起的结构单元只朝一个方向取向为单轴拉伸取向。

如果同时受两个相互垂直的作用力引起的取向结构单元朝两个方向取向称双轴拉伸取向。

拉伸取向的类型：高弹拉伸、塑性拉伸和黏性拉伸。

区别：作用一个是拉伸应力一个是剪切应力，拉伸取向的应力范围是有限的，而剪切取向在宽广的应力范围里永远存在的。

金属合金Bi-Te的介绍

第一章绪论液固遗传性在很久以前已经被认识[1]。

人们经过广泛地研究发现作为母相的液体结构和性质对凝固所形成的固体材料的结构和性能有重要影响[2, 3]。

生产中广泛应用的熔体过热处理能在很大程度上细化合金组织、提高力学性能[4-10]，与此同时，熔体过热处理细化组织的机理也得到了较大的发展。

但不可否认的是，从控制熔体结构的角度来改善凝固组织仍然是经验性的，远远没有形成较为系统的理论。

众多科学家一致认为今后应该加强熔体过热对液态合金结构的影响和液态合金结构与凝固组织之间联系的研究，为制定更合理更有效的熔体过热处理工艺提供理论依据。

因此，作为涉及多学科交叉，有广泛应用背景的液态结构研究成为凝聚态物理在工业和理论领域中最热的课题之一[11-13]。

近来，对液态结构的研究已经取得重大进展，发现在一些纯金属和液态合金中存在液态结构转变[14-17]，但结构转变对合金凝固影响的研究相对较少，本文从液态结构转变的角度出发，研究熔体热历史及相关处理工艺对凝固的影响。

鉴于本文工作内容主要针对液态合金结构与凝固的相关性，本章主要从熔体热历史及相关处理工艺对凝固影响的进展，包晶合金凝固的研究，物理场磁场在凝固过程控制中的应用及由此带来的一系列理论问题，以及热电材料的热电效应等几个方面来综述有关研究背景与进展，以阐明本文的研究内容及意义。

1.1液态金属的结构理论和研究方法到目前为止，人们对物质液态结构的认识远远落后于对固态和气态结构的认识。

几个世纪前，人们已经知道结晶固体是由在三维空间周期性（长程有序性）排列的原子所组成，并且晶体中的原子位置可以用X射线等衍射方法予以确定。

同样，气体热力学理论也早已解决了完全无序的气体本质。

而对长程无序短程却短程有序的液体结构的确定与描述目前仍不很成熟，直至今天关于液态结构的本质仍然存在很多不同的说法[18] 。

由于液态具有特殊的结构、性质和变化规律，众多研究学者开展了液态金属结构这方面的工作。

Pb-6％Bi合金熔体结构转变及其对凝固的影响

Pb-6％Bi合金熔体结构转变及其对凝固的影响韩严法;祖方遒;黄中月;陈忠华;李小蕴【摘要】通过Pb-6％Bi(质量分数)合金熔体的电阻率-温度行为，揭示在第一轮升温过程于813.3～1 135.9℃温度区间内发生熔体结构状态不可逆的变化；探索熔体状态对凝固行为与组织的影响，并利用牛顿热分析法(NrA)计算凝固潜热及固相分数随时间的变化。

研究结果表明：当合金熔体经历结构转变后，凝固过冷度从5.4℃增大到8.4℃，凝固潜热从5.33×107 J/m3增加到7.08×107J/m3，凝固所需时间由28 s增加到39 s，凝固组织显著细化。

熔体结构变化是合金熔体中Bi-Bi共价键原子团簇分解所致，且这一过程是一个熵增的过程，新的熔体结构更加均匀无序；当温度降低时，这些团簇不会重新形成。

这会使得凝固形核需要有更大的过冷度，形核率增加，晶体生长速度降低，从而致使组织细化。

不同的熔体结构状态对凝固有明显的影响。

%The irreversible melt structure transition occurred at the temperature intervals of 813.3-1 135.9℃V du ring the first heating circle through the resistivity-temperature curve of Pb-6%Bi (mass fraction) alloy. Based on the results, the solidification experiments were carried out, and the latent heat of solidification and the solid fraction were calculated through the method of NTA (Newton thermal analysis). The results demonstrate that the melt structure transition makes the undercooling degree increase from 5.4 to 8.4 ℃, the latent heat from 5.33 ×107 to 7.08 ×107 J/m3 and the freezing time from 28 to 39 s, and makes the microstructure become much finer. The melt structure transition is caused by the decomposition of the atom clusters which are formed by covalent bonds of Bi-Bi. The entropy of the melt increases with thedecomposition of the clusters and the melt becomes more homogeneous and disorder. The clusters cannot generate when the temperature decreases. This transition makes the undercooling degree of nucleation increase, the rate of nucleate increases and the velocity of growth becomes lower, so the microstructure becomes finer. The state of the melt structure has influence on the solidification.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(042)006【总页数】5页(P1573-1577)【关键词】Pb-6％Bi合金;熔体结构转变;凝固【作者】韩严法;祖方遒;黄中月;陈忠华;李小蕴【作者单位】合肥工业大学材料科学与工程学院,液/固金属加工研究所,安徽合肥,230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,液/固金属加工研究所,安徽合肥,230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,液/固金属加工研究所,安徽合肥,230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,液/固金属加工研究所,安徽合肥,230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,液/固金属加工研究所,安徽合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】TG111.4在材料凝固研究及工程实际中，人们发现固体组织和性能与其母相液体的热历史相关，并在探索熔体过热等工艺方法上取得了大量的结果，人们逐渐认识到液态微观结构及其变化方面的特征对于凝固行为有着重要的影响[1-6]。

相变微液滴的凝固和熔化特性研究

广东化工2021年第9期· 4· 第48卷总第443期相变微液滴的凝固和熔化特性研究陈润泽，陈颖*，贾莉斯，莫松平(广东工业大学材料与能源学院，广东广州510006)[摘要]储能技术是解决能量供求在时间和空间上不匹配问题，提高能源利用率的有效手段。

相变材料具有在熔化和凝固过程中吸收和释放大量潜热的特性，其形成的相变微乳液和相变胶囊悬浮液均是高效的相变储能材料。

本文围绕相变微乳液液滴的凝固和熔化特性开展研究。

实验采用先进的微流控方法制备粒径可调的正十七烷相变微液滴，结合光学显微镜与高速摄像仪显微观测相变微液滴的凝固和熔化过程，研究液滴粒径和温度对正十七烷相变微液滴凝固和熔化特性的影响。

结果显示：相变微液滴的凝固和熔化速率在小粒径下(＜400 μm)的变化明显，反而在大粒径下(＞400 μm)的变化很小；相变微液滴的凝固速率随冷却温度的下降而增大，熔化速率随加热温度的上升而增大。

[关键词]相变微液滴；凝固；熔化；液滴粒径；温度[中图分类号]TB6 [文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2021)09-0004-03Investigation on Solidification and Melting Propertiesof Phase-change MicrodropletsChen Runze, Chen Ying*, Jia Lisi, Mo Songping(School of Materials and Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou510006, China) Abstract: Microdroplets of n-heptadecane were prepared via the microfluidic method, and the microdroplet size was precisely controlled by adjusting the velocities of the continuous and dispersed phases. The solidification and melting processes of phase-change microdroplets were measured using the optical microscope and high speed camera. The effects of microdroplet size and ambient temperature on the phase-change properties of phase-change microdroplets were investigated detailedly. The results showed that the size played an important role in the phase-change rate of microdroplets with sizes smaller than 400 μm while had little effect on the phase-change rate when microdroplet sizes were greater than 400 μm. The effect of temperature on the solidification and melting rates of phse-change microdroplets were different, namely, the solidification rate increased as the cooling temperature decreased, whereas the melting rate increased a s the heating temperature increased.Keywords: phase-change microdroplets；solidification；melting；droplet size；temperature在现有的能源结构中，热能是最重要的能源之一。

Sn-Bi系合金熔体结构转变及其对凝固和润湿性的影响的开题报告

Sn-Bi系合金熔体结构转变及其对凝固和润湿性的影响的开
题报告
一、研究背景
随着工业技术的发展，Sn-Bi系合金作为一种重要的低温铸造合金，在电子封装、LED制造、微波器件等领域得到了广泛应用。

然而，Sn-Bi合金在凝固过程中容易出现非均相组织，严重影响了其力学性能和电学性能。

因此，探索Sn-Bi系合金熔体结构
转变及其对凝固和润湿性的影响，对于优化Sn-Bi合金凝固组织和提高其性能具有重
要意义。

二、研究目的
本研究旨在通过实验方法和理论模拟分析，探究Sn-Bi系合金熔体结构转变及其对凝固和润湿性的影响机制，为优化Sn-Bi合金制备工艺提供理论参考。

三、研究内容和方法
1.研究内容
（1）Sn-Bi合金的物理化学性质分析，包括合金成分、密度、熔点等；
（2）Sn-Bi合金凝固过程中非均相组织形态的分析；
（3）Sn-Bi合金熔体结构转变的研究，包括熔体结构形成机制和影响因素；
（4）Sn-Bi合金对各种基底材料的润湿性研究及其影响因素分析。

2.研究方法
（1）采用X射线衍射和透射电镜等技术对Sn-Bi合金的组织结构进行表征；
（2）通过热分析实验和理论计算方法，研究Sn-Bi合金熔体结构转变机制；
（3）采用静态接触角法等方法研究Sn-Bi合金对各种基底材料的润湿性。

四、研究意义
本研究对深入了解Sn-Bi系合金熔体结构转变机理，优化Sn-Bi合金制备工艺，
提高其性能，具有重要意义。

同时，研究结果也将为其他低温铸造合金的研究提供借
鉴和参考。

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ｃｅｔｏａｅａｄｓｐｒｃｏｉｇｄｇｅｆＰｂ８Ｓｎ１Ｂ９ｍｅｔｔａｘｅｉｎｅｈｒｅｅｓｂｅＴＩｌａｉｎｒｔｎｕｅ－ｏｌｅｒｅｏ３２６８ｉｌｈｔｅｐｒｅｃｄｔｅｉｒｖｒｉｌ－ｎｏ
第３卷第８期３
２１００年８月
合肥工业大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬＨＥＦＯＦＥＩＵＮＩＲＳＩＯＦＴＥＶＥＴＹＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ．３Ｎｏ８Ｉ３．
Ａｕ．２１ｇ００
Ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０ —００２１．８０４ｏ：０３６／．ｓ．０３５６．０００．ｉｌ — ＬＳｗｅｅｓｕｉｄＳａｄＰｂ６ｎ２３ｍｌ２ｔｅｅｓｂｅＴＩＬＴｒｔｄｅ．Ｒｅｕｔｈｗｈｔｔｅｃｙｔｌｕｓｌｓｓｏｔａｈｒｓａ－ｎ
ａｕｅ，ｔｅｓｌｉｃｔｏｅａｉｒａｄｍｉｒｓｒｃｕｅｆＰｂ８２Ｓ１８ＢｉｌｗｉｒｅｅｓｂｅＴＩｔｒｓｈｏｉｆａｉｎｂｈｖｏｎｃｏｔｕｔｒｓｏ３ｄｉｎ６９ｍｅｔｔｉｒｖｒｉｌ－０ｈ
ＰｂＢｉ体液一结构转变Ｓｎ熔液
可逆性与固行为相关性研究凝
余
摘
瑾，张先锋，何宏宇，雍文佳，张
（合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合肥
敏，祖方道
２００）３０９
要：根据不同成分的ＰＳＢ三元合金熔体在温度诱导下发生液一ｂｎｉ液结构转变存在可逆与不可逆的差异，
ＹＪ，ＺＵｎＨＡＮＧｉｎｆｎ，ＨＥＨｏｇｙ，ＹＯｉＸａ —ｅｇｎ —ｕＮＧｅ－ａＺＷｎｊ，ＨＡＮＧＭｉ，ＺＦｎ－ｉｉｎＵａｇｑｕ
（ｃｏｆＭａｅｉｌｉｎｅａｄＥｎｎｅｒｎ，ＨｅｅｉｅｓｔｆＴｅｈｏｏｙ，Ｈｅｅ３０９，ＣｈｉａＳｈｏｌｔｒａｓＳｅｃｎｇｉｅｉｇｏｃｆｉＵｎｖｒｉｙｏｃｎｌｇｆｉ００２ｎ）
．．
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的结晶形核率和凝固过冷度较发生转变前增大，且初生相和共晶相组织明显细化；可逆液一而液结构转变的Ｐ２ｎｚｉ合金熔体对凝固行为及组织的影响不大；ｂｓ４Ｂ。Ｓｚ文中还就相关作用机理进行了讨论。关键词：ｂｎｉＰＳＢ三元合金；液结构转变；液一过冷度；固行为凝
（＿ＳＴＩＬＬＴ）ｈｓｂｅｂｅｖｄｉｂｎｉｌｓｏｉｆｒｎｏｐｎｎｓＡｔｉｅｅｔｎｕｉｇｔｍｐｒａｅｎｏｓｒｅＰＳＢｔｆｄｆｅｅｔｃｍｏｅｔ．ｆｒｎｄｃｎｅｅ— ｎｍｅｄｆｉ
中图分类号：１３１ＴＧ１．２文献标志码：Ａ文章编号：０３５６（０００— １６０１０—００２１）８１３－４
Ｒｅｅｓｂｌｔｆｔｍｐｅａｕｅｉｄｃｄｌｑｉ－ｉｉｔｕｔｒｒｎｓｔｏｖｒｉｉｉｙｏｅｒｔｒ－ｎｕｅｉｕｄｌｑｕｄｓｒｃｕｅｔａｉｉｎｉＳＢｉｍｅｔａｄｉｓｃｒｅａｉｎｔｏｉｉｉａｉｎｂｈａｉｒｎＰｂｎｌｎｔｏｒｌｔｏｗｉｈｓｌｄｃｔｏｅｖｏｆ
ＡｂｔａｔＴｈｅｅｓｂｌｙａｄｉｒｖｒｉｉｔｆｔｍｐｒｔｒ－ｄｃｄｌｕｄｌｕｄｓｒｃｕａｒｎｉｏｓｒｃ：ｅｒｖｒｉｉｔｎｒｅｅｓｂｌｙｏｅｅａｕｅｉｕｅｉｉ－ｉｉｔｕｔｒｌｔａｓｔｎｉｉｎｑｑｉ
文章分别选取不可逆液一液结构转变的Ｐｚｎ．Ｂ。和可逆液一ｂＳ６ｓｉ。液结构转变的Ｐａｓ４Ｂｓ合金熔体，ｂｎｚｉｚ在不同温度诱导下对其凝固行为及组织进行了研究。结果表明，不可逆液一液结构转变后的Ｐａｚ．Ｂｇ金熔体ｂｓｉ合．ｓｏ