計算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用-文庫吧資料
2025-05-29 18:19本頁面
【正文】 件。二、實驗基本原理與設(shè)計1．理想溶液相圖計算理論 理想液態(tài)混合物中任意一組分B的化學(xué)勢為：=+RTln，對于1mol理想液態(tài)混合物來說，結(jié)合化學(xué)勢的定義，上式可以寫成：=+RTln（1）設(shè)指定的溫度、壓力下，B物質(zhì)有α、β兩相存在，達(dá)到平衡時，則有：=（2）在我們研究的系統(tǒng)中，有A、B兩組分存在，對于組分A，將式（1）代入（2）式得：多項整理得： （3）同理可得： （4）利用（3）和（4）式即可計算理想溶液平衡兩相的組成。學(xué)會使用C語言或其它語言編程計算理想溶液的二元勻晶相圖。我相信這個軟件對我以后的學(xué)習(xí)工作將會有很大幫助。圖614（5）優(yōu)方案的確定由效應(yīng)曲線圖可知，優(yōu)方案可選取為A1B2C4D3E4，但是考慮到C因素為次要因素，對實驗結(jié)果影響不大，而降低溫度有利于降低消耗、提高效率故選取的優(yōu)方案改為A1B2C2D3E4。在本實驗中由于KEKDKA=KBKC，所以各因素從主到次的順序為E，D，A，B，C。 （2）采用“正交設(shè)計助手”軟件運行該軟件，選取正交表L9（34），輸入試驗數(shù)據(jù)，單擊“分析”下拉菜單得到實驗計劃表。實驗要考察五因素四水平，故采用L1645型正交表進(jìn)行實驗設(shè)計。銅粉、石墨、玻璃纖維和MoS2添加的體積分?jǐn)?shù)分別為20%35%、5%20%和3%6%。 采用正交實驗方法研究在聚四氟乙烯中添加銅粉、石墨、玻璃纖維和MoS2對摩擦性能的影響。習(xí)題五 用正交設(shè)計研究聚四氟乙烯中加入的填料對靜摩擦因數(shù)與動摩擦因數(shù)之差的影響。圖611（4）結(jié)果描述 單擊“因素指標(biāo)”按鈕，即可得到各因素效應(yīng)水平圖，如圖612所示。（3）極差分析 在“正交設(shè)計助手”軟件中，單擊“直觀分析”按鈕，對正交實驗結(jié)果進(jìn)行直觀分析和計算，如圖611所示。表610 某無機(jī)材料的成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）水平SiO2Na2OK2OCaO172274376表611 按L9(34)進(jìn)行實驗的彈性模量測試結(jié)果實驗號1234實驗結(jié)果1111121222313334211352221623327311283223933311.（1）用正交表安排實驗選取正交表L9（34），按表612各試驗號中規(guī)定的水平組合進(jìn)行9次試驗。某無機(jī)材料的成分見表610，球材料組成對彈性模量的影響。610(a) 硬度610(b) 抗拉強(qiáng)度69(c) 伸長率（5）優(yōu)方案的確定由硬度、抗拉強(qiáng)度和伸長率的效應(yīng)曲線圖可知，優(yōu)方案可選取為A2B2C2，A1B2C2，A1B2C2，但是考慮到次要因素，對實驗結(jié)果影響不大，還有其他的更優(yōu)化條件，這應(yīng)視實際情況而定。（3）極差分析在“正交設(shè)計助手”軟件中，單擊“直觀分析”按鈕，對正交實驗結(jié)果進(jìn)行直觀分析和計算，如圖69(a)，69(b)，69(c)所示。因素、水平表見68，正交實驗安排和實驗結(jié)果見表69.表68 因素、水平表水平因素Mg質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）溫度/℃時間/min119503521000503105065表69 正交實驗安排和實驗結(jié)果列號1234實驗結(jié)果因素Mg質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）溫度/℃時間/min硬度HBW抗拉強(qiáng)度/MPa伸長率（%）實驗11111104290實驗21222328實驗3133396282實驗42122實驗52233實驗62311294實驗73133244實驗83211253實驗933222641.（1）用正交表安排實驗選取正交表L9（34），按表69各試驗號中規(guī)定的水平組合進(jìn)行9次試驗。實驗工藝為純鋁熔化后，在700℃左右加入硅和鎂，繼續(xù)加熱升溫到9501050℃時，用底吹法通過石英玻璃管向密封溶液中通入氮氣，流量控制在10moL/min，時間控制在3565min，然后降溫到750℃趴渣，金屬型澆注試樣。68(a) 沖擊吸收能量68(b) 撓度68(c) 抗彎強(qiáng)度68(d) 硬度（5）優(yōu)方案的確定由沖擊吸收能量、撓度、抗彎強(qiáng)度和硬度這四者的效應(yīng)曲線圖可知，優(yōu)方案可分別選取為A1B2C1，A1B1C1，A1B1C1，A2B3C2，但是考慮到次要因素，對實驗結(jié)果影響不大，而降低溫度有利于降低消耗、提高效率故選取的優(yōu)方案還有很多，具體方案根據(jù)實際情況來定。（3）極差分析在“正交設(shè)計助手”軟件中，單擊“直觀分析”按鈕，對正交實驗結(jié)果進(jìn)行直觀分析和計算，如圖67(a)，67(b)，67(c)，67(d)所示。表66 W6Mo5Cr4V2高速工具鋼的熱處理工藝水平、因素安排水平等溫溫度/℃淬火溫度/℃等溫時間/h128012101230012352332012503表67力學(xué)性能統(tǒng)計表實驗號A B C 空列1 2 3 4沖擊吸收能量/J撓度/mm抗彎強(qiáng)度/MPa硬度/HRC1L9(34)731240037414260531623727182095211.（1）用正交表安排實驗 選取正交表L9（34），按表67各試驗號中規(guī)定的水平組合進(jìn)行9次試驗。W6Mo5Cr4V2高速工具鋼的熱處理工藝水平、因素安排見表66，選擇L9(34)正交表安排實驗，力學(xué)性能結(jié)果見表67。根據(jù)W6Mo5Cr4V2高速工具鋼的等溫淬火熱處理工藝，該材料的淬火溫度和等溫溫度范圍分別為12101250℃和280320℃。習(xí)題二 高速工具鋼熱處理工藝優(yōu)化。圖65（4）結(jié)果描述 單擊“因素指標(biāo)”按鈕，即可得到各因素效應(yīng)水平圖，如圖66所示。圖64（3）極差分析 在“正交設(shè)計助手”軟件中，單擊“直觀分析”按鈕，對正交實驗結(jié)果進(jìn)行直觀分析和計算，如圖圖65所示。表64實驗安排和實驗結(jié)果列號1234因素起始濃度/(mol/L)回流時間/hNaOH濃度/(mol/L)陳華時間/h實驗結(jié)果實驗111實驗222實驗3414實驗414實驗5211實驗642實驗7112實驗824實驗9411.（1）用正交表安排實驗 選取正交表L9（34），按表64各試驗號中規(guī)定的水平組合進(jìn)行9次試驗。利用正交實驗設(shè)計法的原理，將濕法制備羥基磷灰石的幾個重要因素，如反應(yīng)物濃度、回流時間、氫氧化鈉濃度、陳華時間作為正交表的實驗因子，并分別擬定了三個水平，建立正交實驗表L9(34)進(jìn)行實驗研究，HAP生產(chǎn)工藝正交實驗因子表以及實驗安排和實驗結(jié)果分別見表63和表64.表63 HAP生產(chǎn)工藝正交實驗因子表水平Ca(NO3)2初始濃度/(mol/L)回流時間/hNaOH濃度/(mol/L)陳華時間/h111222344按正交表各實驗號中規(guī)定的水平組合進(jìn)行9次實驗，實驗結(jié)果填入表64。習(xí)題一 HAP生產(chǎn)工藝正交實驗最優(yōu)條件設(shè)計。圖62（4）結(jié)果描述 單擊“因素指標(biāo)”按鈕，即可得到各因素效應(yīng)水平圖，如圖63所示。在本實驗中由于KAKBKC，所以所以各因素從主到次的順序為A，B，C。（2）采用“正交設(shè)計助手”軟件運行該軟件，選取正交表L9(34)，輸入試驗數(shù)據(jù)，單擊“分析”下拉菜單得到實驗計劃表，如圖61所示。選取L9(34)正交表安排實驗，得到轉(zhuǎn)化率實驗結(jié)果列入表62。運行該軟件，選取正交表，輸入實驗數(shù)據(jù)，單擊“分
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