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关键词： 第一性原理计算   磁性   过渡金属团簇   二元合金团簇  

摘要： 团簇研究是从上世纪70年代开始的。随着理论知识的完善和实验技术的不断提高,在90年代团簇的研究取得了突破性的发展。从这时期开始,团簇纵向深入发展,表现出很多有趣的物理和化学性质。团簇的研究从简单的单元团簇开始向具有丰富元素种类的合金团簇发展,步步提高团簇科学的丰富度。这些合金团簇的研究中,具有独特d电子壳层的过渡金属原子掺杂的合金团簇会引起一些有趣的特性。从已报道过的简单3d过渡金属原子掺杂到金属团簇的Sc Li_n,Sc Na_n,VNa_n,VLi_n,Ti Na_n等合金团簇中,掺杂的过渡金属原子会提高主宿团簇的稳定性及磁性。本章使用第一性原理结合粒子群优化算法（PSO）来系统的研究含有过渡金属Sc原子和Co原子的Sc M_n（M=K,Ca,n=2～12）团簇,CoK_n（n=2～12）团簇的基态结构,稳定性,电子结构及磁特性。首先,我们系统的研究了简单的过渡金属Sc原子掺杂得到的合金ScK_n团簇的几何结构,稳定性及磁特性。几何结构的研究表明,随着K原子的增加在ScK_n（n=9-12）团簇中发现了笼状结构,并且Sc原子从顶点位置移动到中心位置。通过计算平均结合能Eb,碎裂能E_f和二阶能量差分Δ2E可知掺杂一个过渡金属Sc原子会提高主宿K_n团簇的热力学稳定性。ScK8和ScK12团簇的热力学稳定性比相邻其他团簇相比较强。通过磁特性的分析可知,小尺寸的ScK_n（n=2～8）团簇具有小磁矩为1、2μB。小磁矩还表现出奇偶震荡行为,总磁矩主要来源是Sc原子的3d原子轨道。对笼状结构的ScK_n（n=9～12）团簇中存在磁矩逐步增大的趋势,磁矩分别为2、3、4、5μB。这些逐步增强磁矩的主要来源是所有K原子与Sc之间的很强相互作用。高磁矩的ScK12团簇做了成键分析,发现ScK12有5个13中心的双电子键13c-2e和5个13中心的单电子键13c-1e。这使得ScK12拥有1S21P61D52S2的分子轨道,成键分析也验证了大磁矩的主要来源是Sc与K之间的相互作用。用同样的方法对CoK_n团簇的基态结构,稳定性及磁特性做了系统的研究。研究团簇的基态结构及亚稳态结构可以得出,除了CoK2外其他结构都是三维的。对这些基态结构进行了热力学稳定性,化学稳定性和磁稳定性的判断计算。结果表明CoK_n（n=4、6、8、9）团簇的热力学稳定性跟相邻的其他团簇相比较强。化学稳定性判断得出CoK4和CoK8团簇的化学稳定性比其他相邻的其他团簇强。CoK4团簇具有高热力学稳定性和高的磁矩5μB被视为CoK_n团簇中的磁性超原子。通过CoK_n（n=2-12）团簇的Mulliken布居数分析可知,当n=4、5、7时,团簇的总磁矩比Co原子的局域磁矩高。CoK_n团簇中较大的总磁矩来源于Co-3d原子的电子自旋方与K原子的电子自旋向是否一致。其他磁矩较小的CoK_n（n=2-3、9～12）团簇来说总磁矩主要来源是Co-3d原子与K原子的电子自旋方向不一致导致的。本章通过分子轨道,Co-K原子之间的平均键长和Co原子的电荷转移综合考虑得到,Co与K原子之间的正相互作用是增强磁矩的主要原因。用同样的方法系统地研究了过渡金属Sc掺杂碱土金属Sc Ca_n（n=2～12）团簇的基态结构,稳定性,磁特性。Ca原子的电子排布为4s2状态,Sc原子的掺杂使得Sc Ca_n团簇的几何结构向密堆积结构发展。基态结构除了Sc Ca2是平面结构外,其他都是三维结构。对Sc Ca_n团簇的热力学稳定性,化学稳定性和磁稳定性进行计算。结果表明随着Ca原子的增加,平均结合能大致上是增加的趋势。当n=9时热力学稳定性比相邻其他团簇相比是最好的,从Sc Ca10开始平均结合能保持在一定大小。二阶能量差分（Δ2E）与碎裂能量（E_f）的曲线波动很类似,特别是能量很低的那些点（n=5、7、9）。计算磁稳定性的数值都是大于零,表明整个体系中电荷不轻易从HOMO中的一个自旋轨道转移到另一个LUMO的自旋轨道,都有较好的磁稳定性。通过Mulliken分析和电子构型的分析表明Sc Ca_n（n=2～8）团簇的总磁矩为1μB,主要来自于Sc的3d原子轨道。当n=9-12尺寸范围内Sc Ca_n团簇的总磁矩同样为1μB,随着Ca原子增多,Ca原子对总磁矩的贡献逐渐增加,对磁矩有主导作用。这结果跟ScK_n团簇的磁性研究中,笼状结构会增强Sc与K原子之间的相互作用,碱金属原子K对总磁矩的作用逐渐增大结论一致。

关键词： 镁阳极   稀土元素   自腐蚀   产物形貌   块状效应  

摘要： 镁（Mg）具有电极电位负、比容量高、地壳中储量丰富、成本低且安全环保等特点,是金属/海水燃料电池等化学电源极具吸引力的阳极材料之一。然而,在海水等中性电解液中,镁阳极存在较为严重的自腐蚀和极化问题,导致其实际比容量和电极电位远逊于理论值。稀土元素合金化是已知可有效缓解上述问题的途径之一,已有研究人员通过对商品化的AZ（Mg-Al-Zn）或AM（Mg-Al-Mn）等系列镁合金进行稀土合金化,使其电化学性能显著提升,但其研究均是在多元合金体系下进行,因此难以揭示稀土元素本身对镁合金阳极的特殊作用机制。为此,本论文采用二元合金的研究方法分别制备了系列镁-铈（Mg-Ce）、镁-镝（Mg-Dy）二元合金,通过谱学显微分析和电化学表征手段相结合的方式,对铈、镝元素对镁阳极的微观组织、电化学性能和放电产物形态等的影响进行了深入研究,旨在为镁/海水燃料电池用高性能镁合金阳极的设计开发提供理论支撑与基础数据。主要研究内容如下:加入适量的铈元素（0.034～0.174 wt.%）可有效提高镁合金电化学性能,其影响机制包括:（1）铈元素可细化镁合金晶粒,从而提高镁合金的电化学活性,且减小块状效应引起的容量损失;（2）铈元素的加入使镁合金表面形成致密的产物层,从而抑制镁合金的自腐蚀,提高其利用率;（3）分布均匀的微小析出相Mg12Ce相对于镁基体呈阳极性,因此可有效活化镁合金,使其电极电位负移。（4）当铈元素含量提高到0.241～0.542 wt.%时,镁基体中形成大尺寸的Mg41Ce5析出相,其作为阴极相会加剧镁合金的微电偶腐蚀,且析出相脱落会导致块状效应,使镁阳极的利用率降低。稀土镝元素也可显著提升镁合金电化学性能,其最佳添加量为0.509 wt.%。稀土镝元素合金化提升镁合金电化学性能的机制包括:（1）镁-镝合金析出相相比于镁基体为阳极相,优先反应,生成多片层平行堆叠状结构产物,进而起到诱导效应,致使整个合金表面覆盖该种具有独特结构的产物层,可有效抑制腐蚀蔓延,提升镁合金的电化学性能。（2）镁合金表面氧化层内存在更高价态的镝元素,使电子难以从合金表面逸出,抑制了合金表面的自腐蚀。（3）镝元素添加量过高时,合金表面高价态镝元素的含量反而降低,致使合金自腐蚀速率开始增大。

摘要： 国家科技成果重点推广计划项目编号:I-1-5-3西安理工大学均衡凝固技术科研成果汇编《铸件充填与补缩工艺定量设计理论与实例》是西安理工大学均衡凝固技术科研成果的汇编,被列为国家科技成果重点推广计划项目,编号I-1-5-3。汇编共分6章:第一章铸铁件均衡凝固与有限补缩。

关键词： 分子动力学   气相法   二元合金   纳米颗粒   物理沉积  

摘要： 纳米颗粒是纳米材料制备过程中介于单原子与块体的中间产物,其展现出许多不同于块体的奇特物理和化学性能。因此,对纳米颗粒制备过程进行精确的控制可以使纳米颗粒具有优异的力、光、磁和电学性能,这对各领域的发展起着至关重要的作用。相较于固相法和液相法,气相法制备的纳米微粒具有纯度高、粒径分布集中、颗粒分散性好等优点,因而在诸多领域中有着广泛的应用。但由于实验技术和费用成本的限制,很难从原子/分子的尺度去观察纳米颗粒在气相制备过程中的微观结构演变和热力学行为对其结构形貌演变的影响。因此,本文通过分子动力学模拟方法,研究物理气相沉积制备Ni基二元合金纳米颗粒过程中的形核生长和结构形貌演变行为,揭示二元合金纳米颗粒在制备过程中形核生长机理,并探究不同金属组分和气体压强对其形核生长过程和结构形貌演变的影响。本文首先分别构建了Ni Fe、Ni Cr和Ni Cu三种体系的气相分子动力学模型,然后,使用这些模型研究了这三种体系的物理气相沉积过程,同时,还探究了不同金属组分和气体压强产生的影响。研究工作得到的结论具体如下:（1）在Ni Fe、Ni Cr和Ni Cu体系的物理气相沉积过程中,金属蒸气都最终冷凝沉积形成单一的纳米颗粒。由于生长方式的不同（“合并”或“聚集”）,导致其形貌结构各不相同,呈球形、哑铃状或蠕虫状。此外,通过共进邻分析得知,Ni Fe、Ni Cr和Ni Cu纳米颗粒的内部晶体结构主要由FCC和HCP晶体结构组成,分布排列方式呈现为层状或多重孪晶结构。（2）纳米颗粒的“合并”发生在温度较高（一般大于其液-固相变温度点）的情况下,易形成球状纳米颗粒;“聚集”则发生在温度较低的环境中,形成异常非球形纳米颗粒。高温是“合并”形成球形纳米粒子的关键因素,但球形形状的发生是一个概率控制的过程,不受其金属组分的影响。同时,Ar/金属的比例越大,体系冷却速率越快,纳米颗粒主要以“聚集”的方式进行生长,最后形成哑铃状或蠕虫状等非球状形貌的纳米颗粒。（3）在Ni Fe体系的物理气相沉积过程发现,由于Fe-Ni间的作用力相差不大,Fe原子和Ni原子能够相互溶解,Fe原子随机分布在纳米颗粒的表面和内部,且不受Fe含量和气体压强的影响。在Ni Cr体系中,由于Cr-Cr间的作用力最大,并且Cr的表面能小于Ni的表面能,Cr原子在Ni Cr纳米表面发生聚集偏析,随着Cr含量的增多,Cr的聚集偏析行为愈发明显。在Ni Cu体系下,Cu原子则沉积在Ni Cu纳米颗粒表面,形成沉积层。这是因为Cu-Cu间作用力小于Ni-Cu间的作用力,同时,Cu的表面能小于Ni的表面能,从而导致Cu原子在纳米颗粒表面沉积不聚集,形成表面沉积层。Cu含量越高,Cu的沉积行为越显著。（4）通过形核率分析得知,形核阀值越大,其形核率越小,最后趋于平稳。不同的金属组成对形核率的影响不大;而当气体压强增大,形核更为稳定,体系的形核率随之增加。（5）通过对Ni Fe、Ni Cr和Ni Cu纳米颗粒的液-固相变温度Ts分析可知,不同的金属组分和气体压强对相变温度Ts影响不大,纳米颗粒的尺寸与相变温度呈线性关系,即尺寸越大,其相变温度越大。本文采用分子动力学模拟方法,研究了气相法制备Ni Fe、Ni Cr和Ni Cu三种二元合金纳米颗粒过程中的形核生长和结构形貌演变行为,揭示二元合金纳米颗粒在制备过程中形核生长机理,并探究不同金属组分和气体压强对其形核生长过程和结构形貌演变的影响,为气相制备合金纳米颗粒提供理论依据和指导。

关键词： 质子交换膜燃料电池   阴极氧还原反应   Pt基二元合金   利用率   耐久性  

摘要： 质子交换膜燃料电池（PEMFCs）是一种能够直接将化学能转化为电能的装置,因具有工作温度低、启动速度快和清洁高效等优点,极具开发与利用价值。在PEMFCs中,阴极氧还原反应（ORR）动力学缓慢,需要使用大量的催化剂来提高反应速率。至今,PEMFCs中最常用的催化剂仍是Pt碳（Pt/C）催化剂,但由于Pt利用率低和耐久性差的问题,极大地限制了PEMFCs的大规模应用。因此,增强Pt基材料的ORR活性,同时提高Pt原子的利用率以及耐久性,能有效推动PEMFCs的商业化进程。将Pt与其他金属形成合金是目前兼顾活性,利用率和耐久性的常用策略,但Pt基合金的合成常需要高温烧结,易造成催化剂的严重团聚,这极大地降低了Pt基催化剂的活性和Pt原子利用率。基于此,本论文开展了如下两个方面的工作:（1）针对Pt原子利用率低的问题,通过冷冻干燥-高温还原的方法制备了一种高性能、高分散的Pt Co/C二元合金催化剂。Pt Co/C二元合金的形貌表征结果显示通过冷冻干燥步骤方法制备的Pt Co二元合金在载体上分散均匀且无明显团聚现象。电化学性能测试表明,在酸性介质中Pt Co/C-400-3（表示还原温度为400℃、Pt/Co摩尔比为1:3）催化剂的ORR半波电位高达0.945 V,比商业Pt/C催化剂高出31m V,其质量活性(0.37 A/mg Pt)和比表面活性（1.13 m A/cm2）分是商业Pt/C催化剂的2.03和4.45倍。经20000圈的耐久性测试后,与商业Pt/C催化剂相比,Pt Co/C显示了更高的稳定性。（2）针对Pt基催化剂耐久性差的问题,制备了一种负载在三维多孔Fe、N共掺杂碳载体材料上的Pt Ni/Fe NC催化剂。对Pt Ni/Fe NC合金催化剂进行形貌表征,发现Pt Ni粒子在载体上分散均匀,其平均粒径约为2.89 nm。电化学性能测试表明,在酸性介质中Pt Ni/Fe NC二元合金催化剂的ORR半波电位为0.915 V,比商业Pt/C催化剂（0.886 V）提高了28 m V,其面积比活性（0.861 m A/cm2）和质量活性(0.518 A/mg Pt)分别是商业Pt/C催化剂的3.6倍和3.34倍。经10000圈耐久性测试后,Pt Ni/Fe NC合金的衰减程度小于商业Pt/C,说明Pt Ni/Fe NC合金的稳定性有了一定提升。

关键词： 钴基合金电极   水电解   析氧反应   循环伏安时效   酸粗化  

摘要： 氢能源由于高效、绿色、无污染等优势已成为理想的新能源载体。目前,制取氢气的方法有很多,其中电解水制氢技术是最为成熟、可广泛应用的制氢方法。但电解水的阳极析氧反应（oxygen evolution reaction,OER）因涉及多电子转移过程,严重影响了电解水的制氢效率。所以,人们一直致力于开发高效的析氧电极材料。在本研究中,通过粉末烧结和电弧熔炼两种简单的工艺方法,制备了价格低廉、高效的Co-Ni及Co-Fe基二元合金电极材料,并对合金电极的微观组织及析氧性能进行了研究。之后,为了进一步优化电极的OER催化性能,对电极材料进行循环伏安时效（cyclic voltammetry aging）及酸粗化（acidic roughening）表面处理,并对修饰后的合金电极微观组织及析氧性能进行了研究。实验内容及结果如下:在烧结态Co-Ni系合金电极材料中,初始态Co1Ni3电极表现出较好的OER催化性能。之后,为进一步提升电极材料的催化性能,对烧结态Co-Ni合金电极进行了CV时效处理,以使电解质中的Fe2+离子掺杂进入β-Ni OOH中,形成更有利于OER进程的高活性羟基氧化物,最终导致Co1Ni3电极表现出优异的OER催化性能。最后,对烧结态Co-Ni合金电极进行了酸粗化处理,通过改变电极的比表面积,来优化电极材料的OER催化性能,最终导致Co1Ni1电极表现出较为优异的OER催化性能。在铸态Co-Ni系合金电极材料中,因Co和Ni两种元素之间良好的协同作用,使得Co1Ni1电极具有较好的OER催化性能。同时,对铸态Co-Ni合金电极也进行CV时效处理,其中Co3Ni1电极催化性能提升最为显著。之后,对铸态Co-Ni合金电极进行酸粗化处理,其中的Co1Ni1电极表现出优异的OER催化活性。在烧结态Co-Fe系合金电极材料中,由于高活性Fe元素的掺杂,使得Co1Fe1电极表现出良好的OER催化性能。之后,对烧结态Co-Fe合金电极进行酸粗化处理,通过改变电极的表面粗糙度,进一步优化电极的电催化活性。其中,Co1Fe1电极表现出良好的OER催化性能。在铸态Co-Fe系合金电极材料中,因Co和Fe元素之间的协同作用,使得Co1Fe1电极材料表现出较好的OER催化性能。对铸态Co-Fe合金电极进行酸粗化处理后,Co1Fe1电极表现出了较好的OER催化性能。

关键词： 宾组卜辞   职官   分级划类   系联排谱  

摘要： 职官研究是了解中国古代社会发展状况的一扇窗口,也是古代政治制度研究的重要组成部分,反映着古代国家政府组织形式、政治地理结构等方方面面。本文以宾组卜辞的职官材料为立足点,运用量化统计、排谱系联、对比研究、二重证据法等方法,对宾组卜辞的职官材料加以量化与细化,并对武丁时期职官的设置、职掌情况、相关制度以及内部关系进行探讨。全文共分为五个部分:第一部分绪论。文章主要对职官的相关概念进行阐释,说明了整理范围及判定职官的标准,并对一百多年来学界研究的历史与现状进行梳理,在此基础上说明文章的研究目的、意义和方法。第二部分梳理了宾组卜辞的职官设置情况。经梳理,共认定23个职官名目。根据职掌可分为事务类、宗教类、军事类等职官,并对每个职官在分类断代的基础上加以探讨。研究发现商代职官多存在一官多职的问题,内外服设置情况与传世文献的记载基本相符,职官的设立等级有高低之分,商王武丁任命具有宗族关系的人员参与到国家事务中,由此构成了从血缘到地缘聚合组织的庞大职官体系。第三部分按照宾组所划分的宾间、宾一、宾二、宾三等四个亚类,对职官材料进行统计整理,包括职官数量、具体活动、事类等,进而对每个时期的职官总体特征予以探讨。发现宾间类所见职官较少,至宾一类时所设置职官数量迅速增长,特别是在宾二类,形成了较为完备的职官体系,并一直延至宾三类;职官在各个时期参与的事务并不固定,其职事与商王具体谋略和当时大的历史背景密切相关。第四部分对武丁时期三位重要的职官人物“史”,“般”,“伯”进行系联排谱整理,勾勒出其网状化的人脉关系及重要史迹。第五部分为结语,对文章的主要内容进行了总结,同时对不足之处加以说明。

ISBN: (纸本)9787030688491

关键词： Ti-xAl二元合金   Ti3Al-α2   强度   断裂韧性   疲劳裂纹扩展   裂纹尖端塑性区   孪晶   滑移  

摘要： 作为α相稳定元素,铝元素是α钛合金和(α+β)两相钛合金中最为普遍且重要的合金成分。与纯钛相比,添加少量的铝元素便可显著提高合金强度。此外,铝元素的添加还能够影响晶格稳定性和HCP-α的c/α值,影响塑性变形方式,并进而影响其力学性能。另外,铝元素的添加将促进钛合金中短程有序和长程有序α2(Ti3Al)相的生成,这主要与铝元素的含量和热处理过程相关。α2相显著影响钛合金裂纹相关的力学性能(包括断裂韧性及疲劳裂纹扩展速率),研究α2相及其对塑性变形机理(滑移和孪生)的影响将有助于优化钛合金的强度和韧性。近年来,随着损伤容限设计和疲劳/强度设计思想的发展,与铝元素相关的钛合金的强化和增韧机理研究备受关注。本文的研究目的是揭示不同的铝含量以及铝引起的有序化对钛合金力学性能的影响机制。为此,制备了 Ti-xAl(x=0,2,4,6,8wt.%)二元合金,系统研究了铝含量、热处理对Ti-xAl二元合金中α2有序相析出行为的影响,进一步研究了铝含量、有序化对二元合金强度、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率影响规律。本研究有望为优化钛合金成分及其力学性能提供实验依据。铝含量对二元Ti-xAl合金拉伸性能和断裂韧性的影响研究表明,随着铝含量的增加,Ti-xAl二元合金的拉伸强度和断裂韧性均同时提高,而延展性降低。Al元素的掺杂使α相位错滑移临界剪切应力增加,从而产生固溶强化效果,且当Al含量达到一定浓度时(Ti-8Al),合金中析出的α2相起到第二相强化作用。同时,增加α相中Al元素的含量使HCP-α基面与柱面滑移系的临界分切应力(CRSS)差距逐渐减小。在应力作用下,α相的基面与柱面滑移系同步开动,从而裂纹尖端处的位错密度增加,有助于减缓裂纹处的应力集中,降低裂纹扩展速率,提高断裂韧性。利用三维原子探针技术对Ti-6Al、Ti-8Al二元合金中α2相析出行为进行了研究。结果表明,随着时效时间的延长,Ti-8Al中的α2析出相的尺寸和体积分数增加。同时,Ti-6Al合金中出现了微小的铝原子团簇,这些团簇并未形成长程有序α2相,这为α2析出相的初始有序过程提供了直接的实验证据。利用Ti-8Al合金,研究了 α2的析出对合金强度及断裂韧性的影响。结果表明,α2的析出可提高合金的拉伸强度,但提升不明显。然而,α2的大量析出将导致大范围的平面滑移,显著抑制HCP-α中的形变孪晶,进一步加剧了应变局部化,减小了裂纹尖端塑性区的尺寸,并最终导致Ti-8Al合金塑性和断裂韧性的显著降低。当α2析出相的体积分数较高时,大尺寸的α集束将率先形成大范围平面滑移和高应变局部化,促进了裂纹的萌生并沿着长滑移带扩展,从而导致平滑的裂纹路径和较低的断裂韧性。研究了铝含量对Ti-xAl二元合金疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明,在无时效处理条件下,铝元素含量增加可显著降低二元合金的疲劳裂纹扩展速率速率。由于位错滑移是裂纹的起始状态,Ti-xAl合金的裂纹扩展抗力与位错滑移的临界剪切应力及铝元素的固溶强化效果有关。此外,随着铝含量升高,疲劳裂纹尖端塑性区范围的减小,由于不同铝含量下Ti-xAl二元合金的晶粒及集束尺寸相当,从而导致铝含量较高、塑性区范围较小时的疲劳裂纹扩展第一阶段范围扩大。在疲劳裂纹扩展第一阶段中,裂纹尖端塑性区范围小于关键显微组织尺寸(α集束),从而使得局部显微形态、晶体学取向将显著影响并导致曲折裂纹扩展路径,引发的裂纹闭合也将降低疲劳裂纹扩展速率。此外,时效析出的α2相对Ti-8Al的疲劳裂纹扩展具有明显影响,α2相尺寸和体积分数的增加将导致疲劳裂纹扩展率的显著提高。这主要是由于α2相的析出将激活较大α集束中的大范围滑移,促使裂纹沿着大范围滑移扩展,从而导致较平滑的裂纹路径和较高的疲劳裂纹扩展速率。

关键词： 凝固组织   过冷度   枝晶重熔   应力累积   再结晶   凝固速率  

摘要： 本文对Ni90Cu10和Ni75Cu25二元合金体系为研究对象,采用熔融玻璃包覆和循环过热的方法获得了二者在不同过冷度条件（?<300）下的凝固微观组织,并研究了二者组织转变机制。利用光学显微镜、电子背散射衍射和投射电子显微镜研究了典型的凝固微观组织。同时借助BCT模型,理论预测了凝固过程中的枝晶生长和导致两次晶粒细化的机制。利用高速摄影机系统的研究了过冷合金二者的固液界面形貌,并详细计算了凝固速率与过冷度的关系。对于Ni90Cu10和Ni75Cu25二元单相合金体系,在所得到的过冷度范围内,两个过冷合金的凝固组织存在着类似的转变过程,即“粗大的树枝晶→等轴晶→细小的树枝晶→细化的等轴晶”,二者在小过冷度（?<65）和大过冷度（?>200）都存在晶粒细化的现象。但是两次晶粒细化的组织形貌有较大的差别,且所具有的位错角也不同,这表明细化晶粒所形成的机制不一致。在小过冷度条件下,我们根据Li提出的枝晶重熔机制对过冷Ni75Cu25合金进了预测,枝晶重熔最大比例处于的过冷度值与实验中得到的过冷度区间很大程度吻合,因此认为枝晶重熔是导致第一类晶粒细化的主要原因。而在高过冷度条件下,Liu提出的应力诱导再结晶机制被认为是晶粒细化的原因。对此我们也进了理论预测,发现随着过冷度的增加,枝晶间累积的应力也在不断的增加。同时,对于Ni75Cu25硬度的分析表明,随着过冷度的增加,硬度会呈现较大幅度的下降,表明由于再结晶的发生,消耗了晶体内部的大部分应力能。对于高过冷度下的晶粒细化现象,在本实验中我们做了更详细的电子背散射衍射分析检测,得出高过冷度条件下晶粒具有更直的晶界,晶粒由小角度边界转变为大角度边界,同时可以明显的看到有退火孪晶的存在,表明在晶粒生长过程中发生了明显的晶界迁移现象。同时,对于大过冷度试样进行了透射分析,看到试样中存在着剩余的位错等缺陷组织,而且有着退火孪晶的存在,进一步表明存在着应力累计导致再结晶的发生。利用高速摄影机详细的拍摄了Ni90Cu10和Ni75Cu25合金不同过冷度下固液界面变化情况,得到在不同过冷度区间内固液界面凝固前沿的形貌也有所差别,而且,根据拍摄到的实时图片,得到了整个再辉过程所经历的时间,从而计算出合金在不同过冷度下的凝固时间,发现在整个过冷度区间内凝固速率随着过冷度的增加而增加,且在中等过冷度下有一定平台缓慢增长期,当达到某一临界过冷度下（?*>220）凝固速度会突然增加,随后保持稳定。