第59卷第2期2010年2月1000-3290/2010/59(02)/1163 -06
物 理 学 报
ACTA PHYS I CA SIN ICA
V o.l 59,N o .2,F eb ruary ,2010
n 2010Ch i n .Phy s .Soc .
核反应堆压力容器模拟钢中富Cu 原子团簇的析出与嵌入原子势计算
*
林民东-
朱娟娟 王 伟 周邦新 刘文庆 徐 刚
(上海大学材料研究所,上海 200072)
(2009年5月26日收到;2009年6月4日收到修改稿) 利用原子探针层析技术(APT )和热处理时效方法,研究了合金元素N i 对核反应堆压力容器模拟钢中富Cu 原子团簇析出的影响.实验结果表明,添加合金元素N i (0184w t %)的样品中析出富Cu 原子团簇的数量密度高于不添加N i 的样品,富Cu 原子团簇内以及团簇和基体界面处都有N i 元素的富集现象,这说明合金元素N i 会促使富Cu 原子团簇的析出.从多体势的角度出发,利用嵌入原子势理论,基于纯金属元素F e ,Cu ,N i 的多体势参数,建立了F e -Cu 二元和F e -Cu -N i 三元体系的嵌入原子多体势.计算结果表明,当模拟合金中存在1at %N i 时有利于富Cu 原子团簇的析出,这与实验结果相符.
关键词:核反应堆压力容器钢,原子探针层析技术,富Cu 原子团簇,嵌入原子势PACC :6116F ,3420
*国家重点基础研究发展计划(批准号:2006CB605003)和上海市重点学科建设计划(批准号:S30107)资助的课题.-E -m ai :l mdgzs 2007@1631co m
11引言
压水堆核电站的压力容器中装载着核燃料组
件(堆芯活性区)及堆内构件,维持着一回路中高温高压冷却水的压力,并对放射性极强的堆芯具有辐射屏蔽作用.它与核燃料包壳以及反应堆安全壳一起构成了核电站的三道安全屏障.由于压力容器是不可更换的部件,因而它的寿命决定了整个核电站
的寿命[1]
.压力容器采用M n -N -i M o 低合金铁素体钢制成(A508-ó钢),目前的设计寿命是40年,在中子辐照以及高温长时间服役时,压力容器钢的韧性降低,韧)脆转变温度升高,是非常大的安全隐患.研究表明,压力容器钢出现这种辐照脆化的原因是中子辐照产生的晶体缺陷,以及中子辐照和长时间高温时效析出了含有M n ,N ,i P ,Si 等元素的富Cu 原子团簇[2,3]
.
利用三维原子探针(3DAP)、小角度中子散射仪(SANS)和高分辨透射电镜(HRTE M )等实验仪器,研究了压力容器钢中子辐照监督试样和堆外热模拟实验样品
[4)7],Auger 等
[4]
对中子注量为12@
1019
n #c m -2
辐照监督试样进行分析,发现了2)6
nm 大小的富Cu 原子团簇,并在富Cu 原子团簇内
以及团簇和基体的界面处出现了多种元素聚集的现象.Cerezo 等[8]
利用Cu 含量为015a%t ,N i 含量为013a%t 和115a%t 的不同合金进行堆外热时效模拟实验,也发现N i 出现在富Cu 原子团簇内以及团簇和基体的界面处,还发现N i 含量高的模拟合金中,析出富Cu 原子团簇的数量密度也较大,说明N i 会促使富Cu 原子团簇的析出.用计算模拟和物理实验相结合的方法来研究压力容器钢中富Cu 原子团簇的析出,有利于对问题的深入理解.这方面的研究主要集中在蒙特卡罗模拟和第一性原理计算上[9)12]
,而利用嵌入原子势研究富Cu 原子团簇析出的文章并不多见.
自密度泛函理论建立以来,提出了多种形式的多体势,适用于金属材料的多体势可以分为三类,即嵌入原子势(e m bedded ato m m ethod,简称EAM )[13,14]
、F -S 势(Finnis -S i n cla ir m odel)[15]
和紧束
缚TB 势(ti g ht binding fo r m alis m )[16]
.Da w 和
B askes [13,14]
提出了嵌入原子势模型,但是没有给出具体的基本函数,而且参数要进行复杂的数值拟合
1164物理学报59卷
才能得出.针对这个缺点,Johnson[17]提出了分析型嵌入原子势模型,并根据单原子模型中的不变性导出了合金势.基于Johnson提出的分析型嵌入原子势,Cai等[18]对其考虑了原子间长程作用后,提出了改进的Ca-i Ye势.
压力容器钢中添加合金元素N i可以提高淬透性并降低服役前的韧)脆转变温度,但是却增加了中子辐照脆化的敏感性[19],其原因至今并不十分清楚.本文利用原子探针层析技术研究了压力容器模拟钢经过淬火和400e等温时效后,N i对富Cu原子团簇析出的影响,并基于纯金属元素Fe,Cu,N i 的嵌入原子势参数,建立了Fe-Cu二元和Fe-Cu-N i 三元体系模型合金的分析型嵌入原子多体势,讨论了模拟钢中合金元素N i对富Cu原子团簇析出的影响.
21实验方法和结果
2111实验方法
目前,制造核反应堆压力容器采用M n-N-i M o 低合金铁素体钢(A508-ó),化学成分如表1所示, Cu,P是其中的杂质元素.
为了能够用热时效处理的方法研究压力容器钢中富Cu原子团簇的析出过程以及合金元素N i的影响,用工业纯铁、电解镍和电解铜配制了N i含量不同的两种合金,并提高了合金中Cu的含量,称为压力容器模拟钢.合金的成分如表1所示,其中样品1为Fe-Cu模拟合金,样品2为Fe-Cu-N i模拟合金.实验材料由真空感应炉冶炼,铸锭为40kg,将钢锭经热锻和热轧制成4mm厚的板材,然后切成40mm @30mm大小的样品,在880e,30m i n加热后水淬,然后在400e等温时效处理20,100,150,300, 1000和2000h.热时效后的样品,根据硬度测试结果,选取时效时间为100,150和300h的样品利用电火花线切割的方法,切成截面边长为015mm,长为20mm的方形细棒,再经过电解抛光后制成曲率半径小于100nm的针尖样品,利用Oxford nanoSc i e nce公司生产的三维原子探针对样品进行分析,数据采集时样品冷却至-203e,直流脉冲电压频率为5k H z,脉冲分数为20%,所得数据用PoSAP软件进行分析.
表1A508-ó和压力容器模拟钢的成分(单位:w t%)
C S i M n P S M o N i Cu
A508-ó[01260115/01401120/1150<01025<010250145/01550140/1100<0110
样品10121010501150101101006010101030144
样品20124010101100101301006010101840148
目前普遍使用m ax i m u m separati o n envelope m ethod(MSE M)[20]来界定纳米团簇,其基本原理是纳米团簇由一定数量的溶质原子组成,并且溶质原子的聚集程度要比其在基体中更紧密.一般用最小的原子数目N m in来表征纳米团簇中某溶质原子的数量,用原子之间的最大距离d max来表征纳米团簇中某溶质原子的聚集程度,在这里取N m in=10,d max= 015nm.团簇数量的密度用公式N v=N p@F/(N@ 8)计算,其中N v为团簇数量密度,N p为分析体积内所检测到的团簇数量,F为检测效率参数取016, N为所搜集的原子总数,8为原子的平均体积,对于体心立方结构的铁原子,平均体积8为11178@ 10-2nm3,由于所搜集的所有原子中主要为铁原子,所以这里以铁原子的体积来计算.2121实验结果
图1为样品1,2经过不同时间时效处理后的Cu原子空间分布图,图中每一个小点表示仪器检测到的一个Cu原子.由于样品针尖的曲率半径不同,所以在数据采集时获得的空间截面大小不同;由于采集数据时会出现针尖断裂现象,所以获得的数据空间在长度方向也不一致.
从图1可以直观地看出,两种样品经过400e 时效处理后,都会析出纳米大小的富Cu原子团簇,但样品2中析出的富Cu原子团簇的数量总体上多于样品1,为了进行对比,采用M SE M[20]方法对团簇进行界定,得到被检测的空间中富Cu原子团簇的数量,同时根据团簇数量密度的计算方法,得到富Cu原子团簇的数量密度,结果列于表2中.从表2
2期林民东等:核反应堆压力容器模拟钢中富Cu 原子团簇的析出与嵌入原子势计算1165
中可以看出,样品1在300h 的时效过程中,富Cu 原子团簇的数量密度一直在缓慢增加,而样品2在100和150h 时效后,不仅富Cu 原子团簇的数量密度远远大于1号样品,而且在时效150h 时达到了
极大值,经过300h 时效后富Cu 原子团簇的数量密度有所下降,说明这时团簇发生了聚集长大.这一实验结果清楚表明了合金中添加N i(0184w %t )会促使富Cu 原子团簇的析出
.
图1 样品在400e 时效不同时间C u 原子空间分布图 (a)样品1,100h,体积917nm @1014nm @56nm;(b)样品1,150h ,体积15nm @1517n m @5617nm;(c)样品1,300h,空间体积为1313nm @1317nm @6412nm;(d)样品2,100h ,体积715n m @815nm @2512nm;(e)样品2,150h ,体积1112n m @1115nm @16517nm;(f)样品2,300h,体积1413nm @17nm @5611n m
表2 样品经过不同时效时间富Cu 原子团簇数量N p
以及团簇数量密度N v
时效时间/h
N p
N v /1023m -3样品1
样品2样品1样品210011016213150217017611300
4
5
115
115
为了了解富Cu 原子团簇中Cu ,N i 的分布情况,选取样品2中的一个团簇进行了分析,得到的结
果如图2所示.富Cu 原子团簇中Cu 的含量达到15
a%t 左右,而N i 的含量也能达到4a%t ,高于合金基体中的平均含量,并且在富Cu 原子团簇与基体的界面处N i 也有偏聚现象,这与文献中已经报道过的
结果基本一致[4,8,21]
.这一实验结果表明,添加了0184w %t N i 的样品2合金,虽然N i 可以固溶在A -Fe 基体中,但可能会出现局域性的成分起伏现象,在这些高N i 区有可能成为富Cu 原子团簇的形核区,降低了形核的能量,提高了形核率,从而添加合金元素N i 会促使富Cu 原子团簇的析出.
为了进一步理解N i 对富Cu 原子团簇析出的影响,利用嵌入原子势来计算Fe -Cu 和Fe -Cu-N i 模型
1166 物 理 学 报59卷
合金中富Cu 原子团簇形成前后能量的变化
.
图2 团簇区域内原子分布图和径向含量分布图 体积3n m @3n m @5n m.(a)Cu,(b)N,i (c)径向含量分布图
31嵌入原子势计算
3111嵌入原子势
嵌入原子势模型的基本思想是把系统中的每
一个原子都看成是嵌入在由其他原子组成的基体中的杂质,将系统的能量表示为嵌入能和对势能之和,从而将多原子相互作用归结于嵌入能,所以体系的总能量为
E total =
6
i
F i (Q i )+
12
6
i X j
U ij (r ij ),
(1)
其中E tota l 为系统总能量,F i (Q i )为嵌入能,U ij 是任意两个原子的对势,r ij 是i 和j 原子的间距,Q i 是所有其他原子在原子i 处所产生的电子密度,D a w 和
Baskes [13,14]
认为是其他原子在i 处所产生的电子密度的线性之和,即
Q i =
6
j X i
f j (r ij ),(2)
其中f j (r ij )是j 原子在i 处产生的电子密度.
文献[20]构建了Fe ,Cu 二元系统多体势的方法,嵌入能函数采用Banerjea 和Sm ith [22]
提出的分
析型表达形式
F (Q )=-F 01-ln Q Q e n
Q Q e n
+F 1
Q Q e
,(3)其中,F 0=E c -E v ,E c 和E v 分别表示晶体的结合能和空位形成能,Q 为的电子密度,Q e 为其平衡值,n 是常数,F 1是需要拟合的势参数,对于bcc 结构的金属F 1=01根据文献[20]的建议,电子密度函
数
[22]
均采用如下形式:
f(r)=f e exp [-V (r -r e )],
(4)
式中r e 是平衡时原子间的最近邻距离,f e 是控制因子,应用于合金的计算时,该参数不能被约化掉,必须确定f e 的值,在本文中f e =E c
8C
,其中8为原子
体积,V 是需拟合的参数.
考虑金属晶体结构的不同,针对bcc 金属的Fe ,同类原子间的对势函数为如下形式[23]
:
U (r)=k 3r r e -13+k 2r r e
-12
+k 1r r e
-11
+k 0,(5)针对fcc 金属的Cu ,N i 同类原子间的对势函数采用如下形式
[24]
:
U (r )=-A 1+B r /r a -1
@exp -B r /r a -1,
(6)其中k 0,k 1,k 2,k 3,A ,B ,r a 是需要拟合的参数.Fe ,Cu 原子间的交叉势,采用Gong 等[25]
改进
的如下线性函数形式:
U
Fe -Cu
(r)=A U Fe (r +B )+U Cu
(r +C ).(7)
Fe ,N i 和N ,i Cu 原子之间的交叉势U ab
(r )采取
Johnson 提出的合金势[18]
,其形式如下:
U ab (r)=12f b r f a r U a
(r)+f a
r f b r U b (r ).(8)
3121势参数和计算结果
多体势构建的关键是确定多体势模型函数以
2期林民东等:核反应堆压力容器模拟钢中富Cu原子团簇的析出与嵌入原子势计算1167
及确定有效的势参数.对于Fe,Cu,N i构成的二元和三元合金系统,势参数则需要通过拟合系统的一些基本物理性质来得到.金属单质的势参数比较容易得到,因为拟合势参数所需要的物理量一般都能从各种手册中查到,而且这些物理量一般都是比较可靠的实验值.从文献[20]得到单质Fe的势参数V=45109144nm-1,k0=-01271183,k1= -01931581,k2=9161503,k3=-131477284,r s= 0129nm,r c=0138nm;单质Cu的势参数F1= 01676073,V=111134231n m-1,A=01725977,B= 31457434,r a=011629356nm,r s=0137n m,r c= 0144n m.从文献[26]得到单质N i的势参数F1= 11580,V=28121n m-1,A=01608,B=61460,r a= 012197nm,r c=0139nm.而异类原子之间的交叉势采用函数关系(7),(8)式的方法处理,涉及Fe,Cu 原子间的相互交叉作用势参数,从文献[21]得到A =01453151,B=010089827nm,C=-01012155nm.
结合文献[27]的思路,构建了bcc结构Fe的理想晶体模型,计算体系为10@10@10个晶胞,使Fe 原子布满晶胞的中心和顶点,采用周期性边界条件,原子总数为2000个.
第一种方法是以20个Cu原子去置换晶胞中的Fe原子,一是以平均分散的方式置换晶胞内Fe原子,计算总能量为E sca,二是在晶体模型的中心以一个类球形团簇的方式替换Fe原子,计算总能量为E clu,两种置换方法的能量差E1=E clu-E sca,计算结果为E1=-01234e V.第二种方法是先用20个N i 原子以平均分散的方式置换Fe原子,表示含1a%t
N i的Fe-N i合金,然后再按照第一种方法分别用20个Cu原子以平均分散和类球形团簇两种方式置换Fe原子,两种方式置换前后的能量差E2=E clu-E sca,计算结果为E2=-01517e V.
嵌入原子势的计算结果显示E1<0,这说明在Fe-Cu合金中形成Cu原子偏聚后的总能量会降低, Cu原子有偏聚在一起的倾向.计算结果显示E1> E2,这表明含有1a%t N i的Fe-Cu-N i合金,Cu原子发生偏聚后系统的总能量会降低更多,从能量的角度说明了N i的存在会促使富Cu原子团簇析出.
41结论
1)压力容器模拟钢经过880e加热水淬和400 e时效处理后,会析出纳米大小的富Cu原子团簇,添加合金元素N i(0184w%t)的样品中析出富Cu 原子团簇的数量密度高于未添加N i的样品,说明合金元素N i会促使富Cu原子团簇的析出,在富Cu 原子团簇内以及团簇和基体界面处还有N i元素富集的现象.
2)嵌入原子势计算结果表明,在Fe-Cu和Fe-Cu-N i合金中发生Cu原子偏聚时,由于1a%t N i存在,使能量降低得更多,从能量变化的角度说明了合金元素N i会促使富Cu原子团簇析出.
[1]Yang W D2006Reac t or M a teria ls Sc i ence(B eiji ng:A t o m ic
Energy Press)p160(in C h i nese)[杨文斗2006反应堆材料学
(北京:原子能出版社)第160页]
[2]Odett e G R1983S cri pta M etallrg ic a171183
[3]W illi a m s T J1996ASTM-STP1270191
[4]Auger P,Parei ge P,W elzel S,van Duys en J C2000J.Nuc l.
M at.280331
[5]M ill erM K,Parei ge P,Bu r Ke M G2000M a t.Characteri zation
44235
[6]U l bricht A,Boh m ert J2004P hysica B350e483
[7]Loz ano-perez S,Sha G,T i tchm arsh JM,Jenk i n sM L,H iros awa
S,Cerez o A,Sm i th G D W2006J.M a t.S ci.412559
[8]C erezo A,H iros awa S,Roz d ils ky I,Sm ith G D W2003P hil.
Tras.R.S oc.L ond.A361463
[9]L i u C L,Odette G R,W irt h B D,Lucas G E1997M a t.Sc i.
E ng.A238202[10]Kuriplach J,M eli khova O,Do m ai n C,B ecquart C S,Ku li kov
D,M alerba L,H ou M,M oral es A L2006Appl.Surf.S ci.252
3303
[11]Khru s h c h eva O,Zhurk i n E E,M alerba L,Becqu art C S,
Do m ai n C,H ou M2003N ucle a r Inst rumen ts and M et h ods in P hysics R ese arc h B20268
[12]V i ncent E,Dom ai n C,B ecquart C S2006J.Nu cl.M at.351
88
[13]Da w M S,Bas k es M I1984P hys.R e v.B296443
[14]Da w M S,Bas k es M I1983P hys.R e v.L e tt.501285
[15]Fi nn isM W,S i n cl air J E1984Ph ilos.M ag.A5045
[16]To m an ek S,M ukherj ee S,Benne m ann K H1983Phys.R ev.B
28665
[17]Johnson R A1989Phys.R e v.B3912554
[18]C ai J,Ye Y Y1996Phys.R ev.B548398
1168物理学报59卷
[19]International Ato m i c Energy Agency2005Effects of N ic kel on
Irrad i a tion Em brittle m ent of L ightW ater R e a ctor P ressu re Vessel
S teels I AEA-TECDOC-1441,p1
[20]Gong H R,K ong L T,Li u B X2004Phys.R e v.B69054203
[21]M ill erM K2000A to m P rope T o m ography:A nal ysis at t h e A t o m i c
L evel(Ne w York:K l uw er A cade m ic/P l enum Pub li shers)p158
[22]Banerjea A,Sm i th J R1988Phys.R ev.B376632
[23]Johnson R A,Oh D1989J.M a t er.R es.41195[24]Rose J H,Sm it h J R,Gu i n ea F,Ferrante J1984P hys.R e v.B
292963
[25]Gong H R,Kong L T,LaiW S,Li u B X2002Phys.R e v.B66
104204
[26]Zhang Q,LaiW S,L i u B X2000J.Phys.:C ond e n s.M a t.12
6991
[27]Yu S,W ang C Y,Yu T2007Ac t a Phys.Sin.563212(i n
C h i nese)[于松、王崇愚、于涛2007物理学报563212]
Preci p it ati o n of Cu-ri c h cl u st ers in react or pressure vesselmode l steels and e mbedded-ato m method pot ential s*
L inM i n-Dong-Zhu Juan-Juan W ang W ei Zhou Bang-X in L i uW en-Q ing X u G ang
(In stit u te of Ma te rials,Shan g h a i Un i versit y,S ha ngha i200072,China)
(Recei ved26M ay2009;rev i sed m anuscript recei ved4J une2009)
A bstr act
A to m probe to mography characterization and t her m al ag i ng m ethod have been e mployed to invest i gate t he preci pitat i on of Cu-rich cl usters in reactor pressure vessel(RP V)model stee lsw ith and w ithout the add ition of N i all oyi ng ele m e nt.It is observed t hat the number density o f Cu-rich clusters i n the PRV model steel w ith the additi on of N i(0184w t%)is h i gher than that w it hout the addition o f N.i The segregation of n ic kel i n the Cu-ric h clusters and at the boundaries of cl usters/matri x w as also observe d.It is found t hat the n ic kel alloy i ng ele m ent can pr o m ote the preci pitati on of Cu-ri ch cl usters i n RPV model stee.l A n analytical e mbe dde d ato m m ethodm odel of Fe-Cu and Fe-Cu-N i syste m i s constructed on the basis of the physi cal propert i es of pure const ituents F e,Cu and N.i The calculati on results sho w that t he n i ckel (1at%)can pr o mote the prec i pitat i on of Cu-rich cl usters.The calculat i on results agree w ith t he results of e xperm i ents.
K ey wor ds:reactor pressure vessel steels,ato m pr obe to mography,Cu-ric h clusters,e m bedded-ato m method potent i als PACC:6116F,3420
*Project supported by t he S t ate K ey Devel op m en t Progra m for Basic Research of Ch i na(Gran t N o.2006CB605003)and Sh anghai Lead i ng Acade m i c D isci pli ne Progra m,Ch i n a(Gran tN o.S30107).
-E-m ai:l mdgzs2007@1631co m
盐类结晶实验报告 一、实验名称： 盐类结晶与晶体生长形态观察 二、实验目的： 1.通过观察盐类的结晶过程，掌握晶体结晶的基本规律及特点。为理解金属的结晶理论建立感性认识。 2.熟悉晶体生长形态及不同结晶条件对晶粒大小的影响。观察具有枝晶组织的金相照片及其有枝晶特征的铸件或铸锭表面，建立金属晶体以树枝状形态成长的直观概念。 3.掌握冷却速度与过冷度的关系。 三、实验原理概述： 金属及其合金的结晶是在液态冷却的过程中进行的，需要有一定的过冷度，才能开始结晶。而金属和合金的成分、液相中的温度梯度和凝固速度是影响成分过冷的主要因素。晶体的生长形态与成分过冷区的大小密切相关，在成分过冷区较窄时形成胞状晶，而成分过冷区较大时，则形成树枝晶。由于液态金属的结晶过程难以直接观察，而盐类亦是晶体物质，其溶液的结晶过程和金属很相似，区别仅在于盐类是在室温下依靠溶剂蒸发使溶液过饱和而结晶，金属则主要依靠过冷，故完全可通过观察透明盐类溶液的结晶过程来了解金属的结晶过程。 在玻璃片上滴一滴接近饱和的热氯化氨（NH4CI）或硝酸铅[Pb(NO3)2]水溶液，随着水分蒸发，温度降低，溶液逐渐变浓而达到饱和，继而开始结晶。我们可观察到其结晶大致可分为三个阶段：第一阶段开始于液滴边缘，因该处最薄，蒸发最快，易于形核，故产生大量晶核而先形成一圈细小的等轴晶（如图1所示），接着形成较粗大的柱状晶（如图2所示）。因液滴的饱和程序是由外向里，故位向利于生长的等轴晶得以继续长大，形成伸向中心的柱状晶。第三阶段是在液滴中心形成杂乱的树枝状晶，且枝晶间有许多空隙（如图3所示）。这是因液滴已越来越薄，蒸发较快，晶核亦易形成，然而由于已无充足的溶液补充，结晶出的晶体填布满枝晶间的空隙，从而能观察到明显的枝晶。 四、材料与设备： 1）配置好的质量分数为25%~30%氯化铵水溶液。 2）玻璃片、量筒、培养皿、玻璃棒、小烧杯、氯化铵、冰块。 3）磁力搅拌器、温度计。 4）生物显微镜。 五、实验步骤： 1.将质量分数为25%~30%氯化铵水溶液，加热到80~90℃，观察在下列条件下的结晶过程及晶体生长形态。 1)将溶液倒入培养皿中空冷结晶。 2)将溶液滴在玻璃片上，在生物显微镜下空冷结晶。 3)将溶液滴入试管中空冷结晶。 4)在培养皿中撒入少许氢化氨粉末并空冷结晶。 5)将培养皿、试管置于冰块上结晶。 2.比较不同条件下对氯化铵水溶液空冷结晶组织的影响： 氯化钠溶液在玻璃皿中空冷时由于玻璃皿边缘与中心的介质不同，造成氯化钠溶液洁净的不均匀，从而造成晶粒的大小不同；另外撒入少量的氯化铵粉末后粉末在促进结晶的同时也成为氯化铵的成长中心，析出的氯化铵依附在撒入的粉末上成长，即撒入的粉末有引导结晶的作用，实际的形态和撒入的量、分布有关。
SnAg系无铅焊料中金属间化合物的形成与控制
中文摘要 微电子封装工艺中，起到热、电和机械连接作用的无铅焊料合金组织中金属间化合物的形态和分布直接影响着该合金的连接性能。本文以共晶配比附近的Sn—Ag 合金为研究对象，通过改变成分配比和凝固速率系统研究了其凝固过程中金属间化合物相(Ag。Sn)的析出规律。结合显微组织观察、热分析和热力学计算，从凝固过程两相竞争生长的角度揭示了块状金属间化合物Ag。Sn的形成机理。采 用高温时效模拟焊点的高温服役过程，阐明了在持续高温环境下合金组织中金属间化合物相的演化规律。最后探讨了第三组元及异相纳米ZrO：微粒的掺入对合金组织中金属间化合物的析出控制及强化机理。上述研究包括的主要内容和获得的结论是：通过改变冷却介质，系统研究了亚共晶、共晶和过共晶Sn-Ag合金在不同凝固速率下其组织中金属间化合物的形成规律。结果表明：只在缓冷过共晶合金凝固组织中有块状金属间化合物Ag。Sn的析出。在较快凝固速率下，三种合金组织均呈现亚共晶组织特征，即由初生13一Sn枝晶和由Ag。Sn相与B—Sn相共晶体所构成。这归因于非平衡条件下的动力学过冷使合金凝固过程按亚稳伪共晶反应进行。提高凝固速率对合金组织的影响为：一方面，符合经典共晶合金枝晶生长规律，其B-Sn枝晶得到细化，即：d=3．7t043(其中d为13-Sn枝晶二次枝晶间距，凝固速率在0．08．-一104 Ks。1的范围内)。另一方面，符合弥散强化原理，在共晶体区域中析出纳米Ag。Sn相提高了其显微硬度。在低速凝固速率下，发展了一种通过合金凝固时的名义热容曲线来确定固相体积转变过程，进而确定组织中块状金属间化合物体积分数的有效方法，结合定量金相分析和热力学计算，揭示了过共晶合金组织中块状金属间化合物Ag。Sn的形成机理，即：凝固时，合金熔体中的共晶Ag。Sn相因与初生Ag。Sn相有共同的晶体结构，会在小过冷度下依附于后者生长并成为块状金属间化合物Ag。Sn，并且该块状相的体积分数值随着合金凝固速率的提高而增大。 采用高温时效处理模拟焊点高温服役过程研究了Sn-3．5Ag合金在持续高温环境下的组织稳定性。结果表明：合金组织中金属间化合物Ag。Sn相的演化符合系统自由能最小原理。平衡凝固合金组织中Ag。Sn相趋于破裂和表面球化；而非平衡凝固合金组织中Ag。Sn相在初生B-Sn枝晶晶界的扩散推移作用下合并成为块状金属间化合物Ag。Sn。通过精确的热焓计算和精细的组织分析，揭示了非平衡凝固合金组织中纳米Ag。Sn相的生长驱动力源于其较高的表面能，使其处于热力学亚稳状态。但由于该纳米Ag。Sn相仅局部分布于共晶组织中，因此该合金在
初中化学全册必背知识点 一、化学用语 1、常见元素及原子团的名称和符号 非金属： O氧 H氢 N氮 Cl氯 C碳 P磷 S硫 金属： K钾 Ca钙 Na钠 Mg镁 Al铝 Zn锌 Fe铁 Cu铜 Hg汞 Ag银 Mn锰 Ba钡 原子团(根)：氢氧根硝酸根碳酸根硫酸根铵根 OH－ NO3－ CO32－ SO4 2－ NH4＋ 2、(1) 常见元素化合价口诀：一价氯氢钾钠银，二价氧钙钡镁锌，二三铁二四碳，二四六硫都齐全；铜汞二 价最常见，三铝四硅五氮磷，单质零价要记清。 (2) 常见原子团(根)化学价口诀：负一硝酸氢氧根，负二硫酸碳酸根，正一价的是铵根。 4、必须熟记的制取物质的化学方程式 （1）实验室制取氧气一： 2KMnO4===K2MnO4+MnO2+O2↑ （2）实验室制取氧气二： 2H2O2 ===2H2O+O2↑ (3) 实验室制取氧气三： 2KClO3===2KCl+3O2↑ （4）实验室制法CO2： CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ （5）实验室制取氢气： Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑ Zn + 2HCl= ZnCl2 +H2↑ （6）电解水制取氢气： 2H2O===2H2↑+O2↑ （7）湿法炼铜术（铁置换出铜）：Fe+CuSO4==FeSO4+Cu （Fe与盐、酸反应都生成的是+2价亚铁离子） （8）炼铁原理： 3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2 （Fe2O3与酸反应生成的是+3价铁离子） （9）熟灰水[Ca(OH)2 ]的制取方法：CaO+H2O==Ca(OH)2 （10）生石灰(氧化钙)制取方法：CaCO3 ===CaO+CO2↑ 二．金属活动性顺序： 金属活动性由强至弱： K Ca Na Mg Al ， Zn Fe Sn Pb (H) ，Cu Hg Ag Pt Au 。 （按5个一句顺序背诵）钾钙钠镁铝，锌铁锡铅（氢），铜汞银铂金。 三、常见物质的颜色、状态 1、黑色固体：炭粉、铁粉、CuO、MnO 2、Fe3O4 2、红色固体：Cu、Fe2O 3、红磷▲硫磺：淡黄色▲绿色：碱式碳酸铜(铜锈，俗称铜绿)
前言 团簇是指几个乃至上千个原子、分子或离子通过一定的物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体，团簇是介于原子、分子与宏观固体物质之间的物质结构的新层次，是各种物质由原子分子向大块物质转变的过渡状态。它的很多新的物理、化学现象日益引起人们的兴趣，对团簇的研究是新材料设计以及研究凝聚态物质性质和特征的一项重要课题[1-9]，在大块凝聚态物质的特征、化学吸附以及固体表面反应、燃烧机理、晶体生长、催化等领域的研究中被广泛应用[2-16]。 团簇科学起源于19世纪中叶人们对烟雾、云以及碰撞等现象的研究和后来对成核现象的研究。 目前团簇科学研究的几个主要方向是： （1）研究团簇的组成及电子构型的规律、幻数和几何结构、稳定性的规律； （2）研究团簇的成核和形成过程及机制，研究团簇的制备方法、尤其是获取尺寸均一与可控的团簇束流； （3）研究金属、半导体及非金属和各种化合物团簇的光、电、磁、力学、化学等性质，它们与结构和尺寸的关系，及向大块物质转变的关节点； （4）研究团簇材料的合成和性质； （5）探索新的理论，不仅能解释现有团簇的效应和现象，而且能解释和预知团簇的结构，模拟团簇动力学性质，指导实验； （6）发展新的方法对团簇表面进行修饰和控制。 团簇的研究方法有很多，既有基础实验方法又有理论计算方法。 早期实验方面利用蒸发和热解的方法形成团簇，利用溅射或喷雾的方法可以从表面或凝聚相中获得团簇离子，离子的缔合和生长形成团簇，超声分子束的方法产生团簇。 现在主要通过直接激光气化法来形成团簇；利用团簇的丰度分布来推测团簇结构，偏离丰度分布的结构为“幻数”结构；实验上还采用离子色谱、团簇的光解离或碰撞解离以及团簇与气态小分子的吸附反应等方法来探究团簇的结构以及增长过程。 理论计算方法，基于经验势的，基于半经验方法的，基于量子计算方法的(不带任何经验参数)。经验势方法是用一组含有参数的解析表达式来描述原子间的相互作用。近年来提出的势能函数有：嵌入原子模型(EAM)势，Gupta势等。半经验方法又可分为紧束缚近似(Tight Binding Approximation)和半经验量子化学(Semi-Empirical Quantum Chemistry)方法。量子计算方法主要包括：Hartree-Fock方法、分子轨道法、密度泛函理论(DFT)等。 从1980年开始，氧簇分子被高度重视，基于作为高能量密度材料良好性能，主要借助量子力学计算手段对分子的结构和性质进行研究。 2007年凌琳等人已经通过实验的方法研究了Mn2Ca双金属簇合物研究表明其具有明显的恢复去锰PSII 的电子传递和放氧活性的能力, 并且比MnCl2更高的光组装效率。 Mn2Ca双金属簇合物中Ca与Mn原子之间的羧酸酯桥的连接方式可能有利于水氧化复合物(WOC)的光组装及锰簇的稳定。 2011年盖志刚等人，选择B3L YP/6-311G*的方法和基组研究了Si n C2N(n=2~6)基态和亚稳态团簇的几何结构、自选多重态及基态能量和热力学性质。振动频率和振动强度被用来判
◆山水世人出品金属间化合物（IMC）浅析?山水世人
◆山水世人出品 目录 ?IMC定义 ?IMC的特点及应用领域 ?IMC对焊点的影响 ?IMC的形成和长大规律 ?如何适当的控制IMC ?保护板镀层中IMC实例 ?总结
◆山水世人出品 IMC的定义 金属间化合物（i t t lli d）是指金属与金属金属与类?intermetallic compound）是指金属与金属、金属与类金属之间以金属键或共价键形式结合而成的化合物。在金属间化合物 中的原子遵循着某种有序化的排列。Cu 6Sn5、Cu3Sn、CuZn、InSb、 等都是金属间化合物 GaAs、CdSe等都是金属间化合物， ?金属间化合物与一般化合物是有区别的。首先，金属间化合物的组成常常在一定的范围内变动；其次金属间化合物中各元素的化合价很难确定，而且具有显著的金属键性质。
◆山水世人出品 IMC的特点及应用领域 ?金属间化合物在室温下脆性大，延展性极差，很容易断裂，缺乏实用金属间化合物在室温下脆性大延展性极差很容易断裂缺乏实用价值。经过50多年的实验研究，人们发现，含有少量类金属元素如硼元素的金属间化合物其室温延展性大大提高，从而拓宽了金属间化合物的应用领域。与金属及合金材料相比，金属间化合物具有极好的耐高温及耐磨损性能，特别是在一定温度范围内，合金的强度随温度升高而增强，是耐高温及耐高温磨损的新型结构材料。 ?除了作为高温结构材料以外，金属间化合物的其他功能也被相继开发，稀土化合物永磁材料、储氢材料、超磁致伸缩材料、功能敏感材料等稀土化合物永磁材料储氢材料超磁致伸缩材料功能敏感材料等也相继开发应用。 ?金属间化合物材料的应用，极大地促进了当代高新技术的进步与发展，促进了结构与元器件的微小型化、轻量化、集成化与智能化，促进了促进了结构与元器件的微小型化轻量化集成化与智能化促进了 新一代元器件的出现。金属间化合物这一“高温英雄”最大的用武之地是将会在航空航天领域，如密度小、熔点高、高温性能好的钛铝化合物等具有极诱人的应用前景 合物等具有极诱人的应用前景。
常见原子团化合价及离子： 练习： 写出下列离子符号： 钙离子__Ca2+____铝离子__ Al3+_ ____镁离子Mg2+_ 钾离子___K+___铁离子_ Fe3+_ ____亚铁离子____Fe2+_ __氢离子__H+_____银离子_Ag+____铜离子Cu2+_ 锌离子Zn2+_ 硫离子S2-氯离子Cl-钠离子___ Na+ ___氧离子__O2-____镁离子__ Mg2+_ 钡离子__Ba2+_____ 硝酸根离子___ NO3-___铵根离子__ NH4+____碳酸根离子CO32- 硫酸根离子SO4-氢氧根离子OH-磷酸根离子__ PO4-____ 写出下列物质的化学式： 氧化钾氧化钠氧化钙氧化亚铁氧化铁氧化铝 K2O Na2O CaO FeO Fe2O3 Al2O3 氯化钾氯化钠氯化银氯化铵氯化钙氯化钡氯化铝KCl NaCl AgCl NH4 Cl CaCl2BaCl2 AlCl3 氯化镁氯化铜氯化锌氯化亚铁氯化铁 MgCl2 CuCl2 ZnCl2FeCl2FeCl3 氢氧化钾氢氧化铝氢氧化钙氢氧化钡氢氧化镁氢氧化铜KOH Al(OH)3 Ca(OH)2Ba(OH)2Mg(OH)2 Cu(OH)2 氢氧化钠氢氧化铁氢氧化锌氢氧化亚铁 NaOH Fe(OH)3 Zn(OH)2 Fe(OH)2 碳酸钾硫酸钾硝酸钾碳酸钠硫酸钠硝酸钠 K2 CO3 K2SO4 KNO3 Na2 CO3 Na2SO4 NaNO3碳酸银硫酸银硝酸银碳酸铵硫酸铵硝酸铵 Ag2 CO3 Ag2 SO4 AgNO3 (NH4）2 CO3 （NH4）2SO4 NH4 NO3 碳酸钙硫酸钙硝酸钙碳酸钡硫酸钡硝酸钡CaCO3 CaSO4 Ca(NO3)2 BaCO3 BaSO4 Ba(NO3 )2 碳酸镁硫酸镁硝酸镁碳酸铜硫酸铜硝酸铜MgCO3 MgSO4 Mg(NO3 )2 CuCO3 CuSO4 Cu(NO3 )2 碳酸锌硫酸锌硝酸锌碳酸亚铁硫酸亚铁硝酸亚铁ZnCO3 ZnSO4 Zn(NO3 )2 FeCO3FeSO4 Fe(NO3 )2 硫酸铁硝酸铁硫酸铝硝酸铝 Fe2(SO4) 3Fe(NO3 )3 Al2(SO4)3Al(NO3 )3
晶体生长机理研究综述 摘要 晶体生长机理是研究金属材料的基础，它本质上就是理解晶体内部结构、缺陷、生长条件和晶体形态之间的关系。通过改变生长条件来控制晶体内部缺陷的形成从而改善和提高晶体的质量和性能使材料的强度大大增强开发材料的使用潜能。本文主要介绍了晶体生长的基本过程和生长机理，晶体生长理论研究的技术和手段，控制晶体生长的途径以及控制晶体生长的途径。 关键词：晶体结构晶界晶须扩散成核 一、晶体生长基本过程 从宏观角度看，晶体生长过程是晶体-环境相、蒸气、溶液、熔体、界面向环境相中不断推移的过程，也就是由包含组成晶体单元的母相从低秩序相向高度有序晶相的转变从微观角度来看，晶体生长过程可以看作一个基元过程，所谓基元是指结晶过程中最基本的结构单元，从广义上说，基元可以是原子、分子，也可以是具有一定几何构型的原子分子聚集体所谓的基元过程包括以下主要步骤：（1）基元的形成：在一定的生长条件下，环境相中物质相互作用，动态地形成不同结构形式的基元，这些基元不停地运动并相互转化，随时产生或消失（2）基元在生长界面的吸附：由于对流~热力学无规则的运动或原子间的吸引力，基元运动到界面上并被吸附 （3）基元在界面的运动：基元由于热力学的驱动，在界面上迁移运动 （4）基元在界面上结晶或脱附：在界面上依附的基元，经过一定的运动，可能在界面某一适当的位置结晶并长入固相，或者脱附而重新回到环境相中。 晶体内部结构、环境相状态及生长条件都将直接影响晶体生长的基元过程。环境相及生长条件的影响集中体现于基元的形成过程之中；而不同结构的生长基元在不同晶面族上的吸附、运动、结晶或脱附过程主要与晶体内部结构相关联。不同结构的晶体具有不同的生长形态。对于同一晶体，不同的生长条件可能产生不同结构的生长基元，最终形成不同形态的晶体。同种晶体可能有多种结构的物相，即同质异相体，这也是由于生长条件不同基元过程不同而导致的结果，生长机理如下: 1.1扩散控制机理从溶液相中生长出晶体，首要的问题是溶质必须从过饱和溶液中运送到晶体表面，并按照晶体结构重排。若这种运送受速率控制，则扩散和对流将会起重要作用。当晶体粒度不大于1Oum时，在正常重力场或搅拌速率很低的情况下，晶体的生长机理为扩散控制机理。 1.2 成核控制机理在晶体生长过程中，成核控制远不如扩散控制那么常见但对于很小的晶体，可能不存在位错或其它缺陷。生长是由分子或离子一层一层
Ｚｎ／Ｆｅ及Ｚｎ／Ｆｅ－Ｍ ｎ固态扩散偶中金属间化合物的生长＊刘 赛１，王建华１，２，３，彭浩平１，徐 鹏１，童 晨１，涂 浩２， ３ （１ 材料设计及制备技术湖南省重点实验室，湘潭４１１１０５；２ 常州大学材料科学与工程学院，常州２１３１６４； ３ 常州大学先进金属材料常州市重点实验室，常州２１３１６４）摘要 采用Ｚｎ／Ｆｅ及Ｚｎ／Ｆｅ－Ｍｎ固固扩散偶方法，研究了锰对金属间化合物生长动力学的影响。对扩散偶在３８５℃扩散１０～３００ｍｉｎ的研究结果表明，在Ｚｎ／Ｆｅ扩散偶中，扩散层以δ相为主，ζ相和δ相之间具有平直的界面，随扩散时间的延长，δ相的厚度增加，ζ相逐渐被消耗，厚度比ｄζ／ｄδ的值逐渐减小；在Ｚｎ／Ｆｅ－Ｍｎ扩散偶中，扩散层也以δ相为主，ζ相和δ相之间的界面更平直， 铁基体中的锰在扩散初期促进δ相的生长，但在扩散后期促进ζ相生长。对Ｚｎ／Ｆｅ－Ｍｎ扩散偶中金属间化合物的生长动力学研究表明，０．４％（质量分数，下同）的锰使扩散层总厚度增加，当锰含量增加到１．２％以上时，扩散层总厚度反而开始下降。Ｚｎ／Ｆｅ、Ｚｎ／Ｆｅ－０．４％Ｍｎ、Ｚｎ／Ｆｅ－１．２％Ｍｎ及Ｚｎ／Ｆｅ－２．０％Ｍｎ四个扩散偶中总扩散层的生长均由扩散控制。 关键词 Ｚｎ－Ｆｅ金属间化合物 扩散偶 显微组织 生长动力学 Ｚｎ－Ｆｅ－Ｍｎ中图分类号：ＴＧ１１３．１；ＴＧ１１１．６ 文献标识码：Ａ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｏｍｐ ｏｕｎｄｓ ｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｚｎ／Ｆｅ ａｎｄＺｎ／Ｆｅ－Ｍｎ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｃｏｕｐ ｌｅｓＬＩＵ Ｓａｉ １，ＷＡＮＧ Ｊｉａｎｈｕａ１，２，３，ＰＥＮＧ Ｈａｏｐｉｎｇ１，ＸＵ Ｐｅｎｇ１， ＴＯＮＧ Ｃｈｅｎ１，ＴＵ Ｈａｏ２，３ （１ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｘｉａｎｇｔａｎ ４１１１０５；２ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２１３１６４；３ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆＣｈａｎｇｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇ ｚｈｏｕ ２１３１６４）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｚｎ－Ｆｅ ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｍｎ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｄｉｆｆｕ－ｓｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｔ ３８５℃ｆｏｒ １０－３００ｍｉｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌａｙｅｒ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆδｐｈａｓｅ ｉｎ Ｚｎ／Ｆｅｃｏｕｐｌｅｓ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎζａｎｄδｉｓ ｐｌａｎａｒ，ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆδｐｈａｓｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｎｄζｐｈａｓｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｐｒｏｌｏｎ－ｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｄζ／ｄ δａｌｓｏ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ．Ｉｎ Ｚｎ／Ｆｅ－Ｍｎ ｃｏｕｐｌｅｓ，ｔｈｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｍ－ｐｏｓｅｄ ｏｆδｐｈａｓｅ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎζａｎｄδｉｓ ｍｏｒｅ ｐｌａｎａｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｉｎ ｉｒｏｎ ｐｒｏｍｏｔｅｓ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆδｐｈａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｐｅｒｉｏｄ ｂｕｔ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆζ ｉｓ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｔｅｒ ｐｅｒｉｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｚｎ／Ｆｅ－Ｍｎ ｃｏｕｐｌｅｓ ｓｈｏｗｔｈａｔ ０．４％ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｎｇ ａｎｅｓｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ－ｃｒｅａｓｅｓ ｔｏ １．２％，ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｌａｙｅｒ ｉｎ ｆｏｕｒ ｃｏｕｐｌｅｓ Ｚｎ／Ｆｅ，Ｚｎ／Ｆｅ－０．４％Ｍｎ，Ｚｎ／Ｆｅ－１．２％Ｍｎ ａｎｄ Ｚｎ／Ｆｅ－２．０％Ｍｎ ａｒｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ－ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｚｎ－Ｆｅ ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｃｏｕｐｌｅ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｇｒｏｗｔｈ ｋｉｎｅｔｉｃｓ，Ｚｎ－Ｆｅ－Ｍｎ ＊国家自然科学基金（ ５０９７１１１１；５０９７１１１０）；江苏省青蓝工程资助；常州市国际合作项目（ＣＺ２０１１００１４） 刘赛：女，１９８６年生，硕士生 Ｅ－ｍａｉｌ：６１０６６７０６０＠ｑｑ ．ｃｏｍ 涂浩：通讯作者，副教授，硕士生导师 Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｕｈａｏ＠ｃｃｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ０ 引言 热浸镀锌是一种能制备出具有优良耐腐蚀性能产品且成本低的涂层技术， 在各个行业得到了广泛的应用。但在一般镀锌过程中，由于钢中硅的存在引起镀锌层中Ｆｅ－Ｚｎ合金层相的剧烈增长，使镀层变厚并形成灰色层，同时镀层附着 性能变差，产生硅反应性（又称Ｓａｎｄｅｌｉｎ效应） ［１，２］ 。目前采用最多的抑制Ｓａｎｄｅｌｉｎ效应的方法是在锌池中添加一定量 的合金元素（如Ｎｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｐｂ等）［３－５］ ，并做了大量的研究工作。早期研究［３］ 表明，锌池中锰的添加能明显抑制镀层 的生长，但是未见有关钢基中锰的添加对镀层组织影响的研 究报道。 扩散偶法最先由Ｇｉｒｃｈｎｅｒ提出， 是一种广泛用于相图计算及界面反应的研究方法［６，７］。许多研究者［８－１０］ 都用此方法来研究热浸镀锌Ｆｅ－ Ｚｎ反应的反应动力学。李智等［９］ 通过研究固态Ｚｎ／Ｆｅ及Ｚｎ／Ｆｅ－Ｓｉ扩散偶扩散区内金属间化合物的生长动力学， 分析了硅反应性。一般钢中含锰０．３０％～０．５０％（质量分数，下同），在碳素钢中加入０．７０％以上的锰就算“锰钢”，高强钢中锰含量为１．５％左右。因此本实验选择锰含量分别为０．４％、１．２％和 ２．０％的铁锰合金，与固态纯锌制成扩散偶后，对其扩散层的显微组织及Ｚｎ－ Ｆｅ金属间化合物的生长动力学进行分析探讨。· ３８·Ｚｎ／Ｆｅ及Ｚｎ／Ｆｅ－Ｍｎ固态扩散偶中金属间化合物的生长／刘 赛等
招标投标企业报告 江苏集创原子团簇科技研究院有限公司
本报告于 2019年9月19日 生成 您所看到的报告内容为截至该时间点该公司的数据快照 目录 1. 基本信息：工商信息 2. 招投标情况：中标/投标数量、中标/投标情况、中标/投标行业分布、参与投标 的甲方排名、合作甲方排名 3. 股东及出资信息 4. 风险信息：经营异常、股权出资、动产抵押、税务信息、行政处罚 5. 企业信息：工程人员、企业资质 * 敬启者：本报告内容是中国比地招标网接收您的委托，查询公开信息所得结果。中国比地招标网不对该查询结果的全面、准确、真实性负责。本报告应仅为您的决策提供参考。
一、基本信息 1. 工商信息 企业名称：江苏集创原子团簇科技研究院有限公司统一社会信用代码：91320111MA1YFHX83Y 工商注册号：/组织机构代码：MA1YFHX83 法定代表人：/成立日期：2019-05-28 企业类型：/经营状态：在业 注册资本：1000万人民币 注册地址：南京市浦口区桥林街道步月路29号12幢-500 营业期限：2019-05-28 至 / 营业范围：原子团簇科技、新材料技术研发；建筑材料、装饰材料、金属材料、磁性材料、石墨烯材料、纳米材料研发、销售；冶金技术开发、技术服务、技术推广、技术咨询、技术转让；机械设备、仪器仪表、矿产品、化工产品销售；工程技术研发；环保技术服务、技术咨询、技术转让；会议服务；展览展示服务；道路货物运输；货物或技术的进出口（国家禁止或涉及行政审批的货物和技术进出口除外）。（依法须经批准的项目，经相关部门批准后方可开展经营活动） 联系电话：*********** 二、招投标分析 2.1 中标/投标数量 企业中标/投标数： 个 （数据统计时间：2017年至报告生成时间）
初中化学常见化学方程式大全一．物质与氧气的化合反应： （1）单质与氧气的反应： 1. 镁在空气中燃烧：2Mg+O 22MgO 2. 铁在氧气中燃烧：3Fe + 2O2Fe3O4 3. 铜在空气中受热：2Cu + O 2 2CuO 4. 铝在空气中燃烧：4Al +3O22Al2O3 5. 氢气中空气中燃烧：2H2+O 22H2O 6. 红磷在空气中燃烧：4P+5O 22P2O5 7. 硫粉在空气中燃烧：S+O 2SO2 8. 碳在氧气中充分燃烧：C + O2CO2 9. 碳在氧气中不充分燃烧：2C + O22CO （2）化合物与氧气的反应： 10. 一氧化碳在氧气中燃烧：2CO + O22CO2 11. 甲烷在空气中燃烧：CH4 + 2O2CO2 + 2H2 O 12. 酒精在空气中燃烧：C2 H5OH + 3O22CO2+ 3H2 O 二．几个分解反应： 13. 水在直流电的作用下分解：2H2O2H2↑+O2↑ 14. 用过氧化氢制氧气：2H2O 22H2O+O2↑ 15. 用氯酸钾制取氧气（有少量的二氧化锰）：2KClO 32KCl+3O2↑ 16. 用高锰酸钾制氧气：2KMnO4 K2 MnO4 + MnO2+ O2↑ 17. 碳酸不稳定而分解：H2 CO3 === H2 O + CO2↑ 18. 高温煅烧石灰石：CaCO 3CaO + CO2↑ 三．几个氧化还原反应： 19. 氢气还原氧化铜：H2+ CuO Cu + H2 O 20. 木炭还原氧化铜：C+ 2CuO 2Cu + CO2↑ 21. 焦炭还原氧化铁：3C+ 2Fe2O 34Fe + 3CO2↑ 22. 焦炭还原四氧化三铁：2C+ Fe3O 43Fe + 2CO2↑ 23. 一氧化碳还原氧化铜：CO+ CuO Cu + CO2 24. 一氧化碳还原氧化铁（炼铁）：3CO+ Fe2 O 32Fe + 3CO2 25. 一氧化碳还原四氧化三铁：4CO+ Fe3O 43Fe + 4CO2 四．单质、氧化物、酸、碱、盐的相互关系 （1）金属单质+ 酸-------- 盐+ 氢气（置换反应） 26. 实验室用锌与稀硫酸反应制取氢气Zn + H2 SO4 = ZnSO 4+ H2 27. 铁和稀硫酸Fe +H2SO4=FeSO4+ H2↑ 28. 镁和稀硫酸Mg + H2 SO4 = MgSO4 + H2↑ 29. 铝和稀硫酸2Al+ 3H2SO4= Al2(SO4)3 + 3H2↑ 30. 锌和稀盐酸Zn + 2HCl=ZnCl2 + H2↑ 31. 铁和稀盐酸Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ 32. 镁和稀盐酸Mg+ 2HCl === MgCl 2 + H2↑ 33. 铝和稀盐酸2Al + 6HCl == 2AlCl3 + H2↑ （2）金属单质+ 盐（溶液）------- 另一种金属+ 另一种盐 34. 铁和硫酸铜溶液反应：Fe+CuSO4====Cu+FeSO4 35. 锌和硫酸铜溶液反应：Zn + CuSO4 === ZnSO4 + Cu 36. 铜和硝酸汞溶液反应：Cu + Hg(NO3) 2=== Cu(NO3) 2 + Hg 铜和硝酸银溶液反应：Cu + 2A gNO3=== Cu(NO3) 2 + 2A g （3）碱性氧化物+酸-------- 盐+ 水 37. 氧化铁和稀盐酸反应（除铁锈）：Fe2O3 + 6HCl ===2 FeCl 3+ 3H2O 38. 氧化铁和稀硫酸反应（除铁锈）：Fe2O3 + 3H2SO4 === Fe2 (SO4) 3+ 3H2O 39. 氧化铜和稀盐酸反应：CuO + 2HCl ==== CuCl2 + H2 O 40. 氧化铜和稀硫酸反应：CuO + H2SO4 ==== CuSO4 + H2 O 41. 氧化镁和稀硫酸反应：MgO + H2SO4 ==== MgSO4 + H2O 42. 氧化钙和稀盐酸反应：CaO + 2HCl ==== CaCl2+ H2 O （4）酸性氧化物+碱-------- 盐+ 水 43．氢氧化钠暴露在空气中变质（除去二氧化碳）2NaOH + CO2 =Na2CO3 + H2O 44．苛性钠吸收二氧化硫气体：2NaOH + SO2==== Na2SO3 + H2O 45．苛性钠吸收三氧化硫气体：2NaOH + SO3==== Na2SO4 + H2O 46．用石灰水检验二氧化碳/石灰水在空气中变质/用石灰浆粉刷墙壁： Ca(OH) 2+ CO2==== CaCO 3↓+ H2 O 47. 消石灰吸收二氧化硫：Ca(OH) 2+ SO2==== CaSO 3↓+ H2 O （5）酸+ 碱-------- 盐+ 水 48．盐酸和烧碱起反应：HCl + NaOH ==== NaCl +H2 O 49．盐酸和氢氧化铜反应：2HCl + Cu(OH) 2==== CuCl2 + 2H2 O 50. 盐酸和氢氧化钙反应：2HCl + Ca(OH) 2 ==== CaCl2+ 2H2 O 51. 盐酸和氢氧化铁反应：3HCl + Fe(OH) 3 ==== FeCl3+ 3H2 O 52.氢氧化铝药物治疗胃酸过多：3HCl + Al(OH) 3==== AlCl3 + 3H2O 53硫酸和烧碱反应：H2 SO4 + 2NaOH ==== Na2 SO4 + 2H2O （6）酸+ 盐-------- 另一种酸+ 另一种盐 54．实验室制取二氧化碳（大理石与稀盐酸反应）： CaCO 3+ 2HCl === CaCl2+ H2 O + CO2↑ 55．碳酸钠与稀盐酸反应: Na2CO 3+ 2HCl === 2NaCl + H2 O + CO2↑56．碳酸镁与稀盐酸反应: MgCO3 + 2HCl === MgCl2 + H2 O + CO2↑ 57．盐酸和硝酸银溶液反应：HCl + AgNO3 === AgCl↓ + HNO3 58.硫酸和碳酸钠反应：Na2CO3 + H2 SO4 === Na2SO4 + H2 O + CO2↑ 59.硫酸和氯化钡溶液反应：H2SO4 + BaCl2 ==== BaSO4 ↓+ 2HCl （7）碱+ 盐-------- 另一种碱+ 另一种盐 60. 氢氧化钙与碳酸钠：Ca(OH) 2+ Na2CO3=== CaCO3↓+ 2NaOH （8）盐+ 盐----- 两种新盐 CaCl2+Na2CO3=== CaCO3↓+ 2NaCl 61．氯化钠溶液和硝酸银溶液：NaCl + AgNO3==== AgCl↓+ NaNO3 62．硫酸钠和氯化钡：Na2SO4 + BaCl2==== BaSO4↓ + 2NaCl 五．其它反应： 63．二氧化碳与水反应/碳酸饮料中反应：CO2+ H2O === H2 CO3 64．用生石灰做干燥剂/用生石灰制取熟石灰：CaO + H2 O === Ca(OH) 2 65．氧化钠溶于水：Na2 O + H2 O ==== 2NaOH 66．三氧化硫溶于水：SO3 + H2 O ==== H2 SO4 初中化学常用计算公式 一. 常用计算公式： （1）相对原子质量= 某元素一个原子的质量 / 一个碳原子质量的1/12 （2）设某化合物化学式为AmBn ①它的相对分子质量＝A的相对原子质量×m＋B的相对原子质量×n ②A元素与B元素的质量比＝A的相对原子质量×m：B的相对原子质量×n ③A元素的质量分数ω=A的相对原子质量×m /AmBn的相对分子质量 （3）混合物中含某物质的质量分数（纯度）=纯物质的质量/混合物的总质量× 100% （4）标准状况下气体密度（g/L）=气体质量(g)/气体体积(L) （5）纯度=纯物质的质量/混合物的总质量× 100% = 纯物质的质量/(纯物质的质量+杂质的质量) × 100%= 1- 杂质的质量分数 （6）溶质的质量分数=溶质质量/溶液质量× 100% =溶质质量/(溶质质量+溶剂质量) × 100% （7）溶液的稀释与浓缩 M浓× a%浓=M稀× b%稀=(M浓+增加的溶剂质量) × b%稀 （8）相对溶质不同质量分数的两种溶液混合 M浓× a%浓+M稀× b%稀=(M浓+M稀) × c% （9）溶液中溶质的质量 ＝溶液的质量×溶液中溶质的质量分数 ＝溶液的体积×溶液的密度 初中化学常见物质名称及化学式 金属单质：
团簇的研究现状及展望 班级 13光电学号 1395121002 姓名白志辉摘要：概述团簇当前的发展现状，总结了团簇发展这么多年来取得的一些进步和团簇研究过程中遇到的一些有待解决的难题并对团簇的发展前景和方向作了展望。 关键词：团簇，微观结构，尺寸，性能特征 1．前言 团簇研究正在迅速发展，是跨越原子、分子物理、固体物理、表面物理、量子化学等诸多学科的一个交叉学科。从E.M.Beck等于1956年在喷嘴束中发现氢分子的冷凝即氢分子的团簇形成算起，将近已有40年的历史。但团簇研究在国际上的迅速发展还是最近一二十年的事情。与国际的团簇研究步伐相比，国内的土作起步较晚。从80年代中期开始，国内一些单位陆续开展了团簇的实验和理论研究。 2．团簇介绍 原子和分子团簇，简称团簇(Cluster)或微团簇(microclusters)，是几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成相对稳定的微观和亚微观聚集体，其物理和化学性质随所包含的原子数目而变化。团簇的空间尺度是几人至几百人的范围，用分子描述显得太大，用小块固体描述又显得太小，许多性质既不同于单个原子分子，又不同于固体或液体，也不能用两者性质作简单线性外延和内插得到。因此，人们把团簇看作是介于原子分子和宏观固体之间物质结构的新层次，有人称之为物质的“第五态”[1]。正因为如此，团簇可作为各种物质由原子分子向大块物质转变过程中的特殊物相，或者说它代表了凝聚态物质的初始状态，象胚胎学以其特殊的、许多情况下甚至是唯一的方式说明生物学规律一样，团簇的研究有助于我们认识大块凝聚物质的某些性质和规律[2,3]。 团簇科学是研究团簇的原子组态和电子结构、物理和化学性质及其向大块物质演化过程中与尺寸的关联，团簇同外界环境的相互作用规律等。团簇科学处于多学科交叉的范畴。从原子分子物理、凝聚态物理、量子化学、表面科学、材料科学甚至核物理学引入的概念和方法交织在一起，构成当前团簇究的中心议题，并逐
必记一 物质构成的奥秘 一、中考必记元素 1.前20 号元素 ： ：钠镁铝 硅 磷 硫 氯氩钾 钙 Na Mg Al Si C1 Kr 2.其他常见元素 元素名称锰铁 钢 锌淡银 领金汞 元素符号Mn Fe CuZnEAgBa Au Hg 二、元素周期表 1.元素周期表中的规律 (1)同一横行(第一周期除外)的元素原子最外层电子数: 自左向 右由1依次递增至8。 (2)元素种类:从左到右依次为金属元素、非金属元素和稀有气体 元素。 (3 )同一横行的元素的原子电子层数相同，最外层电子数依次增多。 (4) 同一纵行的元素的原子最外层电子数相同，化学性质相似，电 子层数从上到下依次增多。 2.由元素周期表中的一格获得的信息 元素符号0 原子序数一8 千国家家 1 元素名称一氧 相对原子质量(单位为“1”，常省略不写)16,00 (1)数量关系 Q 原子序数=核电荷数= 核内质子数= 核外电子数:再 2相对原子质量一质子数+ 中子数。 根据化学式计算化合价的计算步骤(以P2O5 为例): 国写出化学式
P:O, 标出化合物中已知元素的化合价 P.O 设设出未知元素的化合价为x 根据化合物中各元素正负化合价 代数和为零,列等式2x+5x( -2)=0. 求求出未知元素化合价，解得x =+5 四、中考常考离子和原子团 1.常考离子 氢离子一H 氯离子一CI 镁离子一Mg 亚铁离子一Fe2+ 钙离子一Ca2+ (浅绿色) 铜离子一Cu2+ (蓝色) 钠离子一Na+ 钡离子一Ba2+ 钾离子一K+ 铁离子一Fe3+(黄色）锌离子一Zn2+ 铝离子一Al3+ 银离子一Ag+ 2.常考带电原子团 氢氧根一OH 碳酸根一CO3 硫酸根一SO4 碳酸氢根一HCO3 硝酸根一NO3 铵根一NH4 高锰酸根一MnO4 (紫红色) (注意]表示几个某离子(或带电原子团)时只需在离子符号前加。 应的数字即可。如三个钾离子表示为3K*,三个碳酸根离子表示为3C0 五、化学式的书写和读法 1.单质 (1)用元素符号和数字表示，如: 氯气一Cl2 氮气一N 2 氧气一O2 氢气一H 2 (2)直接由元素符号表示，如: @金属单质 铁一Fe 铝一Al 镁一Mg 钠一-Na 钾一K 钙一Ca 锌一Zn 铜一CU 锰一M n 钡一Ba 银一Ag 固态非金属单质 硅一Si 磷一P 硫3稀有气体:氖气Ne 氦气He 2.化合物 ()常见的氧化物( 均含氧元素，氧元素在右) 0读法与化学式不一致，如: 水一H2O 氧化铁( 三氧化二铁)一Fe2O3 过氧化氢一H2O2
晶体的生长模式 晶体的生长过程一般认为有三个阶段：首先是溶液或气体达到过饱和状态或过冷却状态，然后整个体系中出现瞬时的微细结晶粒子，这就是形成了晶核，最后这些粒子按照一定的规律进一步生长，成为晶体。科学家已经发现了晶体生长的多种模式，其中较为重要的是层生长模式和螺旋生长理论。 晶体生长理论简介 自从1669年丹麦学者斯蒂诺(N.Steno)开始研究晶体生长理论以来，晶体生长理论经历了晶体平衡形态理论、界面生长理论、PBC理论和负离子配位多面体生长基元模型4个阶段，目前又出现了界面相理论模型等新的理论模型。现代晶体生长技术、晶体生长理论以及晶体生长实践相互影响，使人们越来越接近于揭开晶体生长的神秘面纱。 下面简单介绍几种重要的晶体生长理论和模型。 .晶体平衡形态理论：主要包括布拉维法则（Law of Bravais）、Gibbs—Wulff 生长定律、BFDH法则(或称为Donnay-Harker原理)以及Frank运动学理论等。晶体平衡形态理论从晶体内部结构、应用结晶学和热力学的基本原理来探讨晶体的生长，注重于晶体的宏观和热力学条件，没有考虑晶体的微观条件和环境相对于晶体生长的影响，是晶体的宏观生长理论。 .界面生长理论：主要有完整光滑界面模型、非完整光滑界面模型、粗糙界面模型、弥散界面模型、粗糙化相变理论等理论或模型。界面生长理论重点讨论晶体与环境的界面形态在晶体生长过程中的作用，没有考虑晶体的微观结构，也没有考虑环境相对于晶体生长的影响。 .PBC（周期键链）理论：1952年，P．Hartman、W．G．Perdok提出，把晶体划分为三种界面：F面、K面和S面。BC理论主要考虑了晶体的内部结构——周期性键链，而没有考虑环境相对于晶体生长的影响。
团簇及掺杂团簇的研究现状及意义 原子团簇和分子团簇，简称为团簇(Cluster)；团簇这一名词是Cotton在1996年提出的，并认为团簇是具有金属-金属键的多核化合物。团簇由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观和亚微观聚集体，团簇的空间尺度大约在几埃至几百埃，其物理以及化学性质随所含原子数的变化而变化。团簇的许多性质不同于单个的原子或分子，也不同于固体或液体，并且也不能从单体和体相材料的性质作简单的线性外延和内插来得到。因此，团簇被看作是介于原子分子以及宏观固体之间物质结构的新层次，称之为物质的“第五态”，它是各种物质由原子分子向体相物质转变的过渡态，也可说它是代表了凝聚态物质的初始状态，团簇的研究有利于我们认识由单个原子向大块凝聚物过渡时性质的变化规律。 团簇广泛存在于自然界与人类的实践活动中，涉及的许多现象如燃烧、晶体生长、催化、成核和凝固、相变与临界现象、薄膜形成、溶胶和溅射等可构成物理和化学的一个交汇点。况且，在团簇中还出现了些新的物理现象，例如壳层结构与幻数、液相与固相并存与转化、表面等离子激发、磁性增强、同位素效应以及金属非金属转变等等。因而对团簇的研究将带动凝聚态物理、表面物理和化学、原子分子物理和化学动力学的发展。团簇作为介于气态与固态之间的一种过渡态，对其形成和运动规律的研究，不仅为发展和完善原子间结合理论以及各种固体和大分子形成规律提供了合适的对象，也是在实验条件下对大气烟雾和溶胶、宇宙分子和尘埃、云层的形成和发展等的一种模拟，可为气侯人工调节、大气污染控制和天体演化的研究提供线索，丰富了生命科学、大气科学和宇宙科学学科的内容。另外，团簇的理论研究也促进了理论物理和计算物理的发展。团簇在空间上是有限尺度的，零维至三维的模型系统可通过对其几何结构的选择来提供。在团簇的理论研究中，所开发出的一些计算方法也可进一步的推广到有机分子、生物大分子以及固体材料等复杂的系统的计算模拟中。 团簇科学起源于19世纪中叶人们对烟雾、云以及碰撞等现象的研究和后来对成核现象的研究。团簇的研究处于多学科交叉的范畴，它同原子核物理、凝聚态物理、量子化学、表面科学、材料科学以及核物理学中引用的概念和方法交织在一起，并逐渐发展成一门介于原子分子物理和固体物理之间的新型学科。 团簇科学是研究团簇的电子结构和原子组态、物理和化学性质及其向大块物质演变过程中与尺寸的关联，还有同外界环境相互作用的特征和规律。由于团簇是介于分子和凝聚态物质之间的一种特殊物质状态，因而具有很多奇特的性质。如气、固、液三相的并存与转化；催化特性、化学活性、量子尺寸效应、极大的表体比效应以及同位素效应等。这些特性使得团簇在原子分子物理、配位化学、结构化学、量子化学和凝聚态物理等方面出现了许多新的现象和规律。通过研究这些现象和规律，从而构成了现代物理学