基于Butler方程Al-Mg-Er三元合金表面张力的计算

基于Butler方程,结合热动力学数据和CALPHAD优化的过剩吉布斯自由能参数,计算Al-Mg、Mg-Er和Al-Er二元合金的表面张力。结果表明:在镁熔体中加入元素铝和铒时,将增加该熔体的表面张力。通过计算Al-Mg、Mg-Er和Al-Er二元合金的过剩表面张力,发现过剩表面张力与过剩吉布斯自由能之间相对理想溶液偏差性质相反。选择铒为非对称性组元,并在此基础上结合Toop模型计算Al-Mg-Er三元合金的表面张力。结果表明:Al-Mg-Er三元合金的表面张力值基本在0.356～0.783N/m之间,且随着铒含量的增加,表面张力呈增大的趋势。     

CALCULATION OF THERMODYNAMIC PROPERTIES AND PHASE DIAGRAM OF TERNARY MOLTEN SALT SYSTEM NaCl-CaCl_2-SrCl_2 BY USE OF COMPUTOR

本文利用 CaCl-SrCl_2相图中,固相有一个溶解间断区(miscibility gap)的信息,用亚正规溶液模型计算了该二元系液相和固相的 Gibbs 自由能.运用 Toop方程的变通式即最近 Hillert.M.提出的新的非对称方法,由组成 NaCl-CaCl_2-SrCl_2三元系的二元系热力学性质预示了该三元系液相的 Gibbs 自由能,进而用计算机计算了三元液相中各组元的偏克分子 Gibbs 自由能和活度系数.由三元液相中组元 NaCl,CaCl_2和 SrCl_2的过剩偏克分子 Gibbs 自由能,根据相平衡原理,用计算机计算了该三元系的相图.计算结果对于钠电解的实践和盐湖资源的综合利用有实际意义.亚正规溶液模型和新的非对称方法可望适合于计算一系列有潜在重要性的电荷不对称熔盐体系的相图.如对 Na,Ti,Mg,Ce 电解及熔融氯化脱水制取无水氯化镁有实际意义的 NaCl-CaCl_2-BaCl_2,NaCl-SrCl_2-BaCl_2,NaCl-CaCl_2-MgCl_2,KCl-CaCl_2-MgCl_2,KCl-NaCl-CeCl_3等三元相图.     

三元熔盐系NaCl-CaCl_2-SrCl_2的热力学性质和相图的计算机计算

本文利用 CaCl-SrCl_2相图中,固相有一个溶解间断区(miscibility gap)的信息,用亚正规溶液模型计算了该二元系液相和固相的 Gibbs 自由能.运用 Toop方程的变通式即最近 Hillert.M.提出的新的非对称方法,由组成 NaCl-CaCl_2-SrCl_2三元系的二元系热力学性质预示了该三元系液相的 Gibbs 自由能,进而用计算机计算了三元液相中各组元的偏克分子 Gibbs 自由能和活度系数.由三元液相中组元 NaCl,CaCl_2和 SrCl_2的过剩偏克分子 Gibbs 自由能,根据相平衡原理,用计算机计算了该三元系的相图.计算结果对于钠电解的实践和盐湖资源的综合利用有实际意义.亚正规溶液模型和新的非对称方法可望适合于计算一系列有潜在重要性的电荷不对称熔盐体系的相图.如对 Na,Ti,Mg,Ce 电解及熔融氯化脱水制取无水氯化镁有实际意义的 NaCl-CaCl_2-BaCl_2,NaCl-SrCl_2-BaCl_2,NaCl-CaCl_2-MgCl_2,KCl-CaCl_2-MgCl_2,KCl-NaCl-CeCl_3等三元相图.     

液态结构对Al-Cu熔体过剩自由能的影响

通过分析Miediema模型和亚规则溶液模型在描述Al-Cu合金过剩自由能上的差异，提出了一个新的二元合金热力学模型。该模型考虑了液态结构因素对二元合金热力学性质的影响。与实验测定的溶液过剩自由能进行的比较表明，该模型具有良好的实用性。使用该模型可以计算熔体中不同成分的有序原子团对Al-Cu二元合金热力学性质的影响。     

Mg-6Zn-1Mn镁合金中MgZn相析出的热力学计算

以Miedema生成热模型和Toop模型为基础,参考三元合金溶体中金属间化合物析出行为的热力学模型,计算Mg-6Zn-1Mn(质量分数,下同)三元合金体系中Mg和Zn的活度,进而求出重要强化相MgZn析出反应的Gibbs自由能变化与温度的关系,并得出其析出温度为580 K.MgZn析出温度的计算结果与该合金所取均匀化处理温度相符,并得到了热分析实验的进一步验证.     

U基二元熔体的热力学计算

采用Miedema半经验模型计算了U-Nb、U-Ti及U-Zr二元熔体的混合热、过剩熵及过剩自由能等热力学性质,并根据热力学原理计算了组元U在不同温度的二元熔体中的活度值.结果表明,U-Nb,U-Ti和U-Zr熔体相对于拉乌尔定律均呈负偏差,U-Ti和U-Zr合金较U.Nb合金更易于形成中间化合物.计算结果与实验相图符合较好.     

新型FeMB系纳米晶软磁材料的成分设计

运用Miedema理论,系统计算Fe,B与Cu,Mo,Ni,Cr,V,Ga,Nb,Hf和Zr等元素形成合金系时的热力学性质。运用理想溶液理论,计算1 600 K时该二元合金系的过剩Gibbs自由能、过剩熵和活度。结果表明,在FeMB体系中,Fe-Zr-B的混合焓最小;1 600 K时Fe-M-B体系的过剩Gibbs自由能与其混合焓相似,其过剩熵趋近于零,活度相对于理想溶液偏差极小,在实际应用中可忽略不计。     

金属熔体凝固微观组织模拟的相场方法研究

全面阐述了现有的金属熔体凝固微观组织模拟的相场模型:纯物质、二元合金理想溶液或正规溶液和稀溶液相场模型,指出构造适合于具有复杂溶液模型的金属熔体凝固微观组织模拟相场模型的必要性.提出采用相图计算热力学模型构造相场模型中的体系自由能,并对相场参数做出相应修正,建立了能对具有复杂溶液模型的金属熔体凝固微观组织进行准确模拟的相场模型.利用该相场模型对Ti-Al金属熔体中晶体的自由生长和定向生长进行了模拟,得到许多与试验观察和理论分析相一致的结果.     

Ti-Al二元系合金的表面张力（英文）

采用滴落法测定了在1758 K条件下Ti-Al合金的表面张力。同时采用Butler模型和几种改进的理想溶液模型理论计算了Ti-Al合金的表面张力。结果表明,Ti-Al合金的表面张力随着Al含量的增加而减小。实验结果和采用Butler模型以及改进的理想溶液模型理论计算的结果相一致。Al原子主要分布在熔体的表面,而Ti由于具有高的表面张力主要分布在熔体的内部。同时也讨论了表面活性元素硫对Ti-Al合金表面张力的影响。结果表明硫对合金表面张力影响很大,随着硫的增加,合金表面张力降低。硫在表面上的浓度高于内部。硫在Ti-Al合金中的吸附属于正吸附。     

Ti-Al二元系合金的表面张力

采用滴落法研究了在1758K条件下Ti-Al合金的表面张力。同时采用Butler模型和几种改进的理想溶液模型理论计算Ti-Al合金表面张力。结果表明,Ti-Al合金的表面张力随着Al含量的增加而减小,实验结果和采用Butler模型以及改进理想溶液模型理论计算的结果相一致。Al原子主要分布在熔体的表面,而钛由于具有高的表面张力主要分布在熔体的内部。同时也讨论了表面活性元素硫对Ti-Al合金表面张力的影响。结果表明硫对合金表面张力影响很大。随着硫的增加,合金表面张力降低。硫在表面上的浓度高于内部。硫在Ti-Al合金中的吸附属于正吸附。     

镍基粉末合金中碳化物的析出行为及热力学分析

利用Miedema和Toop热力学模型计算粉末镍基合金中碳化物的生成热、活度系数及NbC、TiC碳化物的过剩Gibbs自由能,进一步求出合金中析出NbC、TiC碳化物的Gibbs自由能与温度的关系式,研究粉末镍基合金中碳化物的析出行为.结果表明,在实验温度范围内,合金中可析出NbC、TiC碳化物,并确定出合金中NbC、TiC碳化物相的析出温度分别为1353 K和1090 K,由于Ti、Nb晶体结构的相似性,碳化物中两原子可相互置换,并以(Ni,Ti)C型线性碳化物形式存在.     

Al-Er和Si-Er二元合金的热力学性质

以Miedema混合焓模型为基础,计算Al-Er和Si-Er二元合金的部分热力学函数,如混合焓-H,过剩熵SE以及过剩吉布斯自由能GE以及各组元的活度.结合Al-Er和Si-Er二元相图计算了Al3Er和Er5Si3相析出反应的吉布斯自由能.结果表明:Al-Er和Si-Er二元合金的混合焓、过剩自由能与过剩熵在整个浓度范围内均为负值,各组元活度计算结果相对于理想熔体有较大的负偏差,说明Er原子与Al原子和Si原子都有很强的相互作用; Al3Er和Er5Si3相反应的吉布斯自由能均为负值,且Er5Si3相的反应吉布斯自由能比Al3Er相的小,因此Er加入到Al-Si合金中会优先与Si生成Er5Si3相,过剩的Er才与Al生成Al3Er相.     

基于最小Gibbs自由能原理的CaO-SiO2炉渣和Si-Ca金属两相体系平衡热力学模型

基于封闭平衡体系Gibbs自由能最小原理对精炼Si液中杂质Ca的炉渣金属体系建立热力学模型,由该热力学模型得到Si液中Ca的摩尔分数xCa与CaO-SiO2二元渣系CaO的摩尔分数xCaO的关系和文献报道的实验结果吻合良好,即0.3相似文献   

Ti—Al二元系活度计算

在规则溶液模型的基础上,利用过剩自由能与活度系数之间的关系,计算了ＴｉＡｌ二元系熔体中钛、铝的活度系数。结果表明,钛铝合金熔体中,钛、铝的活度系数都小于１。２０００Ｋ时,ＴｉＡｌ基合金成分即ＴｉＸ（Ａｌ）为４８％合金熔体中,钛的活度系数只有００６左右,说明钛铝合金熔体的反应性已远低于纯钛熔体的反应性。     

含包晶体二元金属熔体的作用浓度计算模型

根据相图中出现包晶体、混合自由能和过剩自由能显负值等，分别对ＡｇＩｎ，ＡｕＢｉ和ＡｕＰｂ金属熔体制定了作用浓度计算模型。计算结果与实测值符合，从而证明计算模型可以反映相应金属熔体的结构本质，并证明大多数包晶体仍可存在于熔体中。     

基于Miedema模型和Toop模型的Al-Si-Er合金热力学参数计算

运用Miedema混合焓模型计算了Al-Er、Si-Er和Al-Si二元合金的部分热力学性质,选择Er为非对称性组元,在此基础上结合Toop模型计算出Al-Si-Er三元合金的混合焓、过剩熵与过剩自由能。结果表明,Al-Si-Er三元合金的混合焓、过剩熵与过剩自由能在整个浓度范围内均为负值,在富Er和贫Er区域各热力学参数变化趋势较大。通过计算Al、Si和Er 3种组元的偏摩尔过剩自由能得到Al-Si-Er三元合金各组元的等活度值曲线。曲线显示各组元随着摩尔分数的减少其活度值都急剧减小,在三元系成分三角形的中心部分Al、Si和Er的活度值都很小,这表明Al、Si和Er 3种组元之间存在很强的相互作用,易形成三元金属间化合物,这一结论与Al-Si-Er三元相图的实际情况相符合。     

Al-Mg合金热力学性质的计算

以Ｍｉｅｄｅｍａ二元合金生成热模型为基础,结合一些基本热力学关系式,利用元素的基本性质计算了１０７３Ｋ下ＡｌＭｇ合金中组元Ｍｇ的活度及合金的部分热力学函数（ΔＨ,ＧＥ,ＳＥ）。结果表明,在１０７３Ｋ下,溶液中Ｍｇ的行为相对拉乌尔定律存在较大的负偏差;混合焓、过剩自由能与过剩熵在整个浓度范围内均为负值;混合焓最小值为－１１．４ｋＪ／ｍｏｌ,过剩自由能最小值为－８．７７ｋＪ／ｍｏｌ,过剩熵的绝对值较小,接近零。计算结果与实验数据吻合较好。     

含共晶体三、 四元金属熔体作用浓度的计算模型

含共晶体二元金属熔体由２个溶液组成,含共晶体三元熔锍则由３个溶液组成。仿照这两个二、三相熔体的例子,将含共晶体三、四元金属熔体看作由３,４个溶液组成的非均相熔体,并利用含共晶体二元金属熔体的有关热力学参数,针对由同类亚稳态化合物组成的对称型三元系、不同类型亚稳态化合物组成的非对称型三元系及四元系含共晶体金属熔体,制定了相应的作用浓度计算模型。计算的作用浓度与实测活度符合,既证明所制定的模型符合相应金属熔体的结构特性,又证明从含共晶体二元金属熔体和三元熔锍所得到的规律可以应用于含共晶体三、四元金属熔体。     

Ti—Al—Nb三元系中α／β及α／γ相平衡的热力学计算

对三元系不同结构相平衡进行了巨势法分析。确定了三元系不同结构相平衡的巨势法计算方法，采用亚正规溶体模型描述Ti-Al-Nb三元系中α，β和γ相的Gibbs自由能，由Ti-Al,Al-Nb和Nb-Ti二元系及Ti-Al-Nb三元系相平衡数据。计算了相互作用参数IAlNb^α,INbTi^α,ITiAl^β,IAlNb^βINbTi^β,ITiAl^γ,IAlNb^γ和INbTi^γ，利用获得的热力学参数，运用巨势法对Ti-Al-Nb三元系1423-1673K范围内α/β及α/γ相平衡进行了计算，计算结果与实测相图吻合得很好，证明本方法是可行的，获得的相互作用参数值是合理的。     

Ir-Pt二元相图的优化计算

利用Pandat相平衡热力学计算软件优化和计算了Ir-Pt二元相图。采用SGTE(Science Group Thermodata Europe)数据库中的表达式描述纯组元(Ir和Pt)的Gibbs自由能,采用固溶体相热力学模型描述Ir-Pt二元体系中的液相和固溶体相。利用Pandat中的PanOptimizer优化平台,并结合最新的相关数据,对Ir-Pt二元体系中各相的参数进行了优化,优化得到了Ir-Pt二元体系中各相的热力学参数。利用优化的热力学参数对Ir-Pt二元合金相图进行了计算,计算得到的相图表明调幅分解的临界点为995℃、50%Ir(摩尔分数)左右,与SGTE贵金属合金数据库所提出的Ir-Pt二元体系在相图和热力学数据上都较为吻合。