钢液中夹杂物形核热力学的尺寸效应及临界晶核尺寸计算

摘要：

基于纳米热力学理论分析了钢液中非金属夹杂物的形核过程,建立了夹杂物形核的纳米热力学计算模型。通过考虑晶核尺寸对钢液-晶核界面能的影响,推导了钢液-晶核界面能与晶核尺寸之间的关系式;进一步分析晶核尺寸对晶核溶解度的影响,获得了考虑晶核尺寸因素的夹杂物形核过程总Gibbs自由能变化关系式;在此基础上,获得了基于纳米热力学的夹杂物临界晶核半径计算公式。以Al2O3夹杂为例,分别采用纳米热力学和经典形核热力学公式计算了临界晶核半径。结果表明：在相同条件下,基于纳米热力学计算得到的临界晶核半径值均大于经典热力学计算得到的临界晶核半径值;对于用铝终脱氧的一般情况,纳米热力学计算得到Al2O3夹杂物的临界晶核半径为1.40～2.72nm,经典热力学计算值为1.02～1.69nm。研究结果目前难以直接采用试验证实,但可从有关纳米体系热力学研究文献结果得到间接验证。

关键词：钢液、非金属夹杂物、纳米热力学、形核、临界半径

所属期刊栏目：47

分类号：O414.1(理论物理学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51004054

在线出版日期：2012-08-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：22-26