金屬鋁脫氧形成的大尺寸氧化鋁夾雜物嚴(yán)重影響鋼材質(zhì)量，同時在澆注過程中造成水口堵塞，如何減輕氧化鋁夾雜對煉鋼生產(chǎn)和鋼材質(zhì)量的危害成為冶金工作者長期以來密切關(guān)注的問題之一。強化去除、鈣處理改性以及細(xì)化尺寸是可能減輕氧化鋁夾雜危害的幾種主要技術(shù)。課題從細(xì)化氧化鋁尺寸角度出發(fā)，考慮脫氧初期處于納米尺度的亞穩(wěn)脫氧產(chǎn)物的特殊熱力學(xué)性質(zhì)，采用第一性原理方法研究了脫氧反應(yīng)形核問題，期望為脫氧過程中氧化鋁夾雜的細(xì)化控制提供理論基礎(chǔ)。首先，采用第一性原理方法計算了鋁脫氧反應(yīng)可能形成的氧化鋁團(tuán)簇、納米Al2O3顆粒等亞穩(wěn)相的熱力學(xué)性質(zhì)。用DMol3計算了團(tuán)簇（Al2O3）n，n=1¹0,15,30的結(jié)構(gòu)及熱力學(xué)性質(zhì)，并由此得到煉鋼溫度下生成（Al2O3）n的Gibbs能變化（Δ θrG m）。結(jié)果表明：（1）（Al2O3）n的CP、H和S隨T升高而增大；GV隨T升高而減小，在400-500K范圍內(nèi)兩兩相交，說明團(tuán)簇的穩(wěn)定性再此范圍內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)變；（2）[Al]、[O]反應(yīng)生成團(tuán)簇、團(tuán)簇形成宏觀α-Al2O3的Δ G θrm呈逐級降低趨勢；（3）（Al2O3）2的穩(wěn)定性高于（Al2O3）1，... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
    1.1 潔凈鋼的研究進(jìn)展
        1.1.1 潔凈鋼的概念及發(fā)展
        1.1.2 潔凈鋼夾雜物改性技術(shù)
        1.1.3 潔凈鋼夾雜物細(xì)化、去除技術(shù)
        1.1.4 氧化物冶金
    1.2 第一性原理計算原理
        1.2.1 絕熱近似
        1.2.2 單電子近似
        1.2.3 單電子求解（密度泛函理論）
    1.3 Materials Studio（MS）軟件介紹
    1.4 本課題的研究內(nèi)容、目的及意義
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究目的
        1.4.3 研究內(nèi)容
第二章 第一性原理熱力學(xué)計算原理及應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 DMol3熱力學(xué)計算原理
    2.3 CASTEP 熱力學(xué)計算原理
    2.4 第一性原理的熱力學(xué)計算應(yīng)用
    2.5 小結(jié)
第三章 氧化鋁團(tuán)簇的熱力學(xué)計算
    3.1 引言
    3.2 熱力學(xué)性質(zhì)計算
        3.2.1 計算方法
        3.2.2 (Al_2O_3)n和α-Al_2O_3(s)的結(jié)構(gòu)
        3.2.3 (Al_2O_3)n和 Al_2O_3(s)熱力學(xué)性質(zhì)的計算結(jié)果
    3.3 (Al_2O_3)n生成 Gibbs 自由能的計算
    3.4 小結(jié)
第四章 氧化鋁納米顆粒的熱力學(xué)計算
    4.1 引言
    4.2 熱力學(xué)性質(zhì)的計算
        4.2.1 模型設(shè)計
        4.2.2 計算方法
        4.2.3 計算結(jié)果
    4.3 納米顆粒的生成自由能計算
    4.4 小結(jié)
第五章 鋁脫氧的形核及過剩氧問題探討
    5.1 引言
    5.2 二步成核機制
        5.2.1 鋁脫氧成核的基本假設(shè)
        5.2.2 二步成核機理
    5.3 過剩氧分析
    5.4 實驗
        5.4.1 實驗設(shè)備及材料
        5.4.2 實驗過程
        5.4.3 實驗結(jié)果及分析
    5.5 小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A 團(tuán)簇的振動自由能數(shù)據(jù)
附錄B 納米氧化鋁顆粒的振動自由能數(shù)據(jù)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]Al3Sc和Al3Zr金屬間化合物熱力學(xué)性質(zhì)的第一性原理計算[J]. 張旭東,王紹青.  金屬學(xué)報. 2013(04)
[3]金屬氧化物表面與界面的第一性原理熱力學(xué):一個研究實例（英文）[J]. 江勇,許燦輝,藍(lán)國強.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(01)
[4]鋼液中夾雜物形核熱力學(xué)的尺寸效應(yīng)及臨界晶核尺寸計算[J]. 王國承,張立峰.  鋼鐵. 2012(06)
[5]潔凈鋼生產(chǎn)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 李志廣,張遠(yuǎn)強,李艷.  甘肅冶金. 2012(01)
[6]CeO2熱力學(xué)性質(zhì)的第一原理研究[J]. 黃多輝,羅華鋒,袁娣,王藩侯,蔣剛.  計算物理. 2011(03)
[7]特殊鋼中稀土變質(zhì)夾雜物行為研究[J]. 楊曉紅,吳鵬飛,吳鋮川,成國光.  中國稀土學(xué)報. 2010(05)
[8]納米顆粒低溫摩爾熱容特性[J]. 董麗娜,岳丹婷,張文孝,于功志.  大連海事大學(xué)學(xué)報. 2010(03)
[9]2010年我國鋼鐵行業(yè)運行形勢與戰(zhàn)略思考[J]. 戚向東.  冶金管理. 2010(07)
[10]粒度對納米石墨燃燒熱力學(xué)性質(zhì)影響的量子化學(xué)研究[J]. 趙苗芝,閆力,薛永強.  計算機與應(yīng)用化學(xué). 2010(07)



本文編號：3439046