论文部分内容阅读
采用蒙特卡罗方法模拟过饱和液相体系内的析出-长大过程,其中针对溶质扩散、溶质析出以及颗粒溶解等微观过程分别制定模拟规则,并在分析模拟数据时引入临界形核尺寸,以及考虑了液相析出浓度与临界形核尺寸之间的关联性。模拟结果表明,液相浓度、过饱和度均随模拟时间延长呈现出急剧下降、缓慢下降、最后趋于平衡稳定的变化趋势,模拟温度越低,则平衡浓度越低,达到平衡浓度所需时间越长。随着模拟温度的降低,溶质格点聚集析出的数量增多,析出面积减小。在延长模拟时间的过程中,会发生Ostwald熟化长大,析出颗粒平均半径呈抛物线增加,升高模拟温度则会加速析出颗粒长大趋势,各种模拟温度下得到的颗粒长大指数在0.320～0.332之间,不随模拟温度变化发生较大波动。上述模拟结果与NiFe2O4-KCl熔盐体系和SrMoO4过饱和溶液体系降温延时得到的实验现象、以及受扩散过程控制下的Ostwald熟化长大理论较为吻合。采用蒙特卡罗方法模拟扩散控制和界面反应控制机制下的液相烧结颗粒Ostwald熟化长大行为。通过引入临界形核尺寸,考虑液相浓度与临界形核尺寸之间的关联性,区分溶质格点和颗粒格点。在模拟过程中引入边缘能量,构建边缘能量与固液界面结构的联系,建立扩散控制机制和界面反应控制机制下液相烧结颗粒熟化长大的模拟规则。模拟结果表明,扩散控制下颗粒在液相中发生Ostwald熟化长大行为,得到的颗粒生长指数不会随液相体积含量及模拟温度等模拟条件发生明显变化,其数值均接近受扩散机制控制条件下预测的理论颗粒生长指数1/3。界面反应控制下颗粒在液相中发生Ostwald熟化长大行为,得到的颗粒生长指数不会随液相体积含量及模拟温度等模拟条件发生明显变化,其数值均接近受界面反应机制控制条件下预测的理论颗粒生长指数1/2。增加模拟参数中液相体积含量,可增加相邻固、液格点状态交换这一模拟事件的发生次数,而适当提高模拟温度,可增加颗粒溶解、溶质扩散、溶质析出模拟事件发生时的Boltzman概率,在模拟过程中都体现为促进颗粒Ostwald熟化长大行为的发生。这与实际液相烧结实验中适当增加液相含量或适当提高温度均会促进颗粒长大的实验现象吻合。