金屬鋁脫氧形成的大尺寸氧化鋁夾雜物嚴重影響鋼材質量，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和鋼材質量的危害成為冶金工作者長期以來密切關注的問題之一。強化去除、鈣處理改性以及細化尺寸是可能減輕氧化鋁夾雜危害的幾種主要技術。課題從細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)脫氧產物的特殊熱力學性質，采用第一性原理方法研究了脫氧反應形核問題，期望為脫氧過程中氧化鋁夾雜的細化控制提供理論基礎。首先，采用第一性原理方法計算了鋁脫氧反應可能形成的氧化鋁團簇、納米Al2O3顆粒等亞穩(wěn)相的熱力學性質。用DMol3計算了團簇（Al2O3）n，n=1¹0,15,30的結構及熱力學性質，并由此得到煉鋼溫度下生成（Al2O3）n的Gibbs能變化（Δ θrG m）。結果表明：（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范圍內兩兩相交，說明團簇的穩(wěn)定性再此范圍內發(fā)生轉變；（2）[Al]、[O]反應生成團簇、團簇形成宏觀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】：江西理工大學江西省

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【學位級別】：碩士

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摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
    1.1 潔凈鋼的研究進展
        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
        1.1.3 潔凈鋼夾雜物細化、去除技術
        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 研究內容
第二章 第一性原理熱力學計算原理及應用
    2.1 引言
    2.2 DMol3熱力學計算原理
    2.3 CASTEP 熱力學計算原理
    2.4 第一性原理的熱力學計算應用
    2.5 小結
第三章 氧化鋁團簇的熱力學計算
    3.1 引言
    3.2 熱力學性質計算
        3.2.1 計算方法
        3.2.2 (Al_2O_3)n和α-Al_2O_3(s)的結構
        3.2.3 (Al_2O_3)n和 Al_2O_3(s)熱力學性質的計算結果
    3.3 (Al_2O_3)n生成 Gibbs 自由能的計算
    3.4 小結
第四章 氧化鋁納米顆粒的熱力學計算
    4.1 引言
    4.2 熱力學性質的計算
        4.2.1 模型設計
        4.2.2 計算方法
        4.2.3 計算結果
    4.3 納米顆粒的生成自由能計算
    4.4 小結
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
        5.2.2 二步成核機理
    5.3 過剩氧分析
    5.4 實驗
        5.4.1 實驗設備及材料
        5.4.2 實驗過程
        5.4.3 實驗結果及分析
    5.5 小結
第六章 結論
參考文獻
附錄A 團簇的振動自由能數據
附錄B 納米氧化鋁顆粒的振動自由能數據
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[4]鋼液中夾雜物形核熱力學的尺寸效應及臨界晶核尺寸計算[J]. 王國承,張立峰.  鋼鐵. 2012(06)
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[7]特殊鋼中稀土變質夾雜物行為研究[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.  大連海事大學學報. 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)
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本文編號：3439046