《鋁偏析法提純中固液界面異質原子遷移行為》是依託上海交通大學，由張佼擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋁偏析法提純中固液界面異質原子遷移行為
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張佼
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
偏析法是一種低能耗、無污染的鋁提純方法，實際套用中雜質元素的去除效率偏離理論值較大，嚴重影響偏析法工藝的廣泛套用。本項目擬從分析鋁熔體的微觀結構入手，利用從頭算分子動力學計算研究異質原子在鋁熔體中隨溫度下降成簇的特性，在熔體中的運動行為，探究鋁原子與不同偏析特性的異質元素原子成簇的優先性和選擇性；利用上海同步輻射光源的SAXS、WAXS、與微聚焦束線XRD和XAFS，原位分析鋁熔體中微觀結構的形狀、尺寸及特徵原子的空間結構特徵，結合從頭算分子動力學計算研究熔體中不同偏析特性的異質原子在液固相變過程中空間結構特性的變化規律，及其在固液界面處的遷移特性，闡明偏析發生的機制，分析影響偏析的因素，旨在揭示異質原子在固液界面處的遷移行為與偏析特性之間的關聯關係，為開發新型偏析法提純工藝奠定理論基礎。
結題摘要
中文摘要 雜質原子在鋁固液界面處的遷移行為是決定鋁偏析法提純效率的關鍵問題。本項目利用從頭算分子動力學（AIMD）研究了不同類型溶質原子在鋁熔體中的成簇行為，不同種類的溶質原子在熔體中的相互作用以及溶質原子與固液界面的相互作用。通過上海光源小角散射（SAXS）研究溶質元素在熔體中產生的相互作用對局域結構的影響，並通過定向凝固實驗驗證了熔體中溶質產生的相互作用對溶質分配係數的影響，提出了一種有效調控合金中目標元素分配係數的方法。由於溶質原子的偏析過程與其在熔體中的行為有極為密切的關係，本課題首先研究了Al-X二元鋁熔體中不同雜質原子的局域結構隨溫度的變化趨勢。研究發現，不同類型的溶質原子在熔體中的局域結構差異明顯。通過研究雜質原子與固液界面的相互作用分析了其偏析的動力學過程。本課題還研究了Al基三元合金熔體中不同溶質間的相互作用以及相互作用對溶質原子的局域結構的影響，同時通過同步輻射光源對由相互作用導致的熔體結構的變化進行了表征。並通過定向凝固實驗研究表明溶質間的強相互作用會減小溶質的分配係數。以此為基礎，本項目提出了一種有效調控鋁合金中目標溶質元素分配係數的辦法，並驗證了其可行性。
