异质晶体颗粒接触点上低共熔过程观察和低共熔体性质测定

Eutectic process is a significant phenomenon appeared in melting heterogeneous crystal particles. Eutectic melts and eutectic mixture play an important role in material development and application. It is found that composition, structure, size and even surface topography of the particles would have an effect on eutectic process and its property. Eutectic process have complex melt composition distribution, structure characteristic, physical and chemical properties, meanwhile, it also associated with field/domain effect, no-equilibrium thermodynamics effect and dynamic acceleration effect, which make the eutectic research progressed at a slow pace and have less important breakthrough. Our work will focus on the phenomenon and laws that appear at contact point/surface in melting heterogeneous crystal or nano-polycrystal under given condition. ..Our work will involve: (1) Observing several system's eutectic process, including measuring/analyzing its physical properties (density, surface tension, conglutination, electrical conductivity, refractive index). (2) Investigating eutectic conditions, mechanism and factors that relied on, on the basis of which a series of generalized equation and eutectic model set up. (3) Trying to solve the fundamental problems in engineering by eutectic theory. ..It has a profound impact on eutectic theory development and application fields by systematically analyzing eutectic phenomenon, understanding eutectic system properties and it's forming laws.

低共熔是加热异质晶体后产生的重要现象，低共熔体和低共熔物的研究对于材料制备与应用不可或缺。研究发现，原料成分、结构、粒度甚至形貌都会影响低共熔体的获得和性质。低共熔现象看似简单，但系统内熔体的成分分布、结构状态及物理化学性质异常复杂，并存在场和畴等尺度效应、热力学非平衡效应和动力学变速效应。目前仍然缺乏对这一现象的全面观察、分析和一些应用问题的有效解决方案。本项目研究异质晶体接触点和纳米多晶接触点在一定条件下的低共熔现象和规律。（1）观察、记录几个重要成分系统的低共熔过程，测定、分析低共熔体的物理性质（密度、表面张力、粘度、电导率、折射率等）；（2）探索低共熔现象产生的条件、机理和重要的影响因素，并建立普适方程；（3）提出并试图解决工程应用中有可能通过低共熔原理解决的基础问题。这项研究对于系统分析低共熔现象，了解低共熔体特性，掌握低共融物形成规律，发展低共熔理论及应用领域有重要意义。

低共熔是加热异质晶体后产生的重要现象，低共熔体和低共熔物的研究对于材料制备与应用不可或缺。研究发现，原料成分、结构、粒度甚至形貌都会影响低共熔体的获得和性质。低共熔现象看似简单，但系统内熔体的成分分布、结构状态及物理化学性质异常复杂，并存在场和畴等尺度效应、热力学非平衡效应和动力学变速效应。目前仍然缺乏对这一现象的全面观察、分析和一些应用问题的有效解决方案。本项目研究异质晶体接触点和纳米多晶接触点在一定条件下的低共熔现象和规律。（1）观察、记录Bi2O3-SiO2系统、Na3AlF6-Al2O3系统和NaCl-KCl系统的低共熔过程；（2）探索Bi2O3-SiO2系统、Na3AlF6-Al2O3系统和NaCl-KCl系统低共熔现象产生的条件、机理和重要的影响因素，并建立普适方程；（3）提出并试图解决工程应用中有可能通过低共熔原理解决的基础问题。研究表明，（1）Bi12SiO20多晶粉体的熔融过程大致可分为以下三个阶段：多晶粉体熔化阶段、分相阶段（亚稳分相阶段和不稳定分相阶段）和均一性阶段。当6Bi2O3•SiO2熔体冷却到1040℃时，结晶形貌良好的Bi4Si3O12枝晶将从熔体中析出，Bi4Si3O12枝晶主轴优于分枝的生长。当熔体冷却到1070℃，结晶性能较好的六方双锥形SiO2单晶颗粒将从熔体部分区域析出，尺寸范围从5μm~80μm。（2）利用Starink法，结合Kissinger法和Ozawa法计算出Na3AlF6-Al2O3低共熔反应的表观活化能Ea= 239.197 kJ/mol，指前因子lnA=15.9278s-1，从而得出这一系统反应的过程的Arrhenius方程，方程是：lnk=15.9278-238.598×103/RT;结合Arrhenius方程及相关参数，用Kissinger法确定了Na3AlF6-Al2O3系统低共熔反应的反应级数约为2.2；采用Coats-Redfern法结合Kissinger法得出该系统的最可能机理函数，获得Na3AlF6-Al2O3系统的动力学方程。（3）在NaCl-KCl系统中发现，低共熔发生在两晶体的接触点(面)，过程迅速。当共熔产生的低共熔液使两晶体分隔开时，低共熔短暂停止，熔体流动两晶体重新接触低共熔再次进行。低共熔过程中，低共熔熔液有一定程度的挥发。这项研究对于系统分析低共熔现象，了解低共熔体特性，掌握低共