液相中顆粒生長行為的Monte Carlo計算機模擬.pdf

1、采用蒙特卡羅方法模擬過飽和液相體系內(nèi)的析出-長大過程，其中針對溶質(zhì)擴散、溶質(zhì)析出以及顆粒溶解等微觀過程分別制定模擬規(guī)則，并在分析模擬數(shù)據(jù)時引入臨界形核尺寸，以及考慮了液相析出濃度與臨界形核尺寸之間的關(guān)聯(lián)性。模擬結(jié)果表明，液相濃度、過飽和度均隨模擬時間延長呈現(xiàn)出急劇下降、緩慢下降、最后趨于平衡穩(wěn)定的變化趨勢，模擬溫度越低，則平衡濃度越低，達到平衡濃度所需時間越長。隨著模擬溫度的降低，溶質(zhì)格點聚集析出的數(shù)量增多，析出面積減小。在延長模擬時間

2、的過程中，會發(fā)生Ostwald熟化長大，析出顆粒平均半徑呈拋物線增加，升高模擬溫度則會加速析出顆粒長大趨勢，各種模擬溫度下得到的顆粒長大指數(shù)在0.320～0.332之間，不隨模擬溫度變化發(fā)生較大波動。上述模擬結(jié)果與NiFe2O4-KCl熔鹽體系和SrMoO4過飽和溶液體系降溫延時得到的實驗現(xiàn)象、以及受擴散過程控制下的Ostwald熟化長大理論較為吻合。
　　 采用蒙特卡羅方法模擬擴散控制和界面反應(yīng)控制機制下的液相燒結(jié)顆粒Ostw

3、ald熟化長大行為。通過引入臨界形核尺寸，考慮液相濃度與臨界形核尺寸之間的關(guān)聯(lián)性，區(qū)分溶質(zhì)格點和顆粒格點。在模擬過程中引入邊緣能量，構(gòu)建邊緣能量與固液界面結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，建立擴散控制機制和界面反應(yīng)控制機制下液相燒結(jié)顆粒熟化長大的模擬規(guī)則。模擬結(jié)果表明，擴散控制下顆粒在液相中發(fā)生Ostwald熟化長大行為，得到的顆粒生長指數(shù)不會隨液相體積含量及模擬溫度等模擬條件發(fā)生明顯變化，其數(shù)值均接近受擴散機制控制條件下預(yù)測的理論顆粒生長指數(shù)1/3。界面反

4、應(yīng)控制下顆粒在液相中發(fā)生Ostwald熟化長大行為，得到的顆粒生長指數(shù)不會隨液相體積含量及模擬溫度等模擬條件發(fā)生明顯變化，其數(shù)值均接近受界面反應(yīng)機制控制條件下預(yù)測的理論顆粒生長指數(shù)1/2。增加模擬參數(shù)中液相體積含量，可增加相鄰固、液格點狀態(tài)交換這一模擬事件的發(fā)生次數(shù)，而適當(dāng)提高模擬溫度，可增加顆粒溶解、溶質(zhì)擴散、溶質(zhì)析出模擬事件發(fā)生時的Boltzman概率，在模擬過程中都體現(xiàn)為促進顆粒Ostwald熟化長大行為的發(fā)生。這與實際液相燒結(jié)實