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-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.     

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.     

Mg-Al-M合金中Al-M相(M=Sr,Nd)析出行为的热力学分析

以Al-M（M=Sr，Nd）二元相图、Miedema生成热模型和Toop模型为基础，建立了Mg-Al-M三元合金熔体中Al-M金属间化合物析出行为的热力学计算模型，并采用该模型对Mg-8Al-3．5Sr熔体中A1-Sr金属间化合物的析出温度进行了计算，结果与文献基本吻合．利用该模型对一定温度下Mg-9／6Al-M（M=Sr，Nd）熔体中优先析出Al-M金属间化合物所需M的最低含量进行了计算．根据计算结果，对Al-M金属间化合物在Mg-9／6Al-M合金熔体中的析出行为以及对合金力学性能可能的影响进行了分析和比较，提出了采用稀土Nd和碱土Sr复合添加来制备耐热镁合金的思路．     

几种Mg-Zn-Y合金的热力学性能及组织研究

基于Miedema模型混合焓模型外推出4种不同成分的Mg-Zn-Y合金的部分热力学性能,利用实验获得相应成分的合金,并利用XRD及EDS进行物相分析及成分分析。结果表明,合金中各相的形成过程与理论计算结果一致,Zn与Y的生成焓最大,发生反应生成中间相的可能性最大。     

Er对ZA73镁合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析、力学性能测试等研究了稀土元素Er对金属型铸造ZA73镁合金显微组织和力学性能的影响.试验结果表明.加入少量Er后晶界半连续分布的共晶化合物[r(Mg32(Al,Zn)49)]变为颗粒状,并且合金中有细小颗粒状Er-Al化合物生成.Er的加人提高了合金在200℃时的力学性能,随着Er含量增加,合金强度提高,伸长率在Er含量为0.4%时出现峰值,为29%.高温下拉伸,合金的抗拉强度并不随温度的增高而持续降低,而是在150℃时达到最大值,为180 MPa.     

Mg-Sc合金组元活度及其相互作用系数计算

组元活度的获得是合金热力学性质研究的一个重要方面。由于高温实验的复杂性和精确度的不确定性,通过实验直接测定合金组元的活度受到了很大限制。运用合金的热力学性质,通过计算得到合金组元的活度是近年来合金热力学研究的一个热点。在各种预测合金热力学性质的模型中,Miedema模型是近年来发展得较为完善和准确的模型。本文则根据Miedema合金生成焓模型,计算了Mg-Sc合金液态和固态时的生成焓。结合相关的热力学关系式,计算了该合金中Sc的活度曲线,并拟合计算了该合金的相互作用系数,发现本文所采用的Miedema模型和正规溶体模型对于Mg-Sc合金是适用的。     

铝合金熔体中氢溶解度的计算模型

基于Sieverts定律和多元合金组元活度系数计算模型,建立了一个计算氢在多元合金熔体中的溶解度的计算模型,该模型只需要氢在纯金属熔体中的溶解度参数,为预测多元合金熔体中氢含量提供了有效的途径.以此计算了氢在多种铝合金熔体中的溶解度随温度变化的情况,计算结果与实验值吻合较好.     

A356合金熔体中Al2O3夹杂对变质剂Sr的影响

通过XRD、SEM等分析手段研究了A356合金熔体中Al2O3夹杂与变质剂Sr之间所发生的反应及其反应机制,结果发现Sr可以与Al2O3经过一系列反应生成Sr-Al-O化合物,由此造成了Sr的损耗,生成的Sr-Al-O化合物可溶于水。在Al-Si合金熔体中加入Sr后,游离态的Sr与Si会首先生成SrSi2,而后在熔体中发生三元共晶反应,生成的Al2Si2Sr化合物呈块状或条状分布。研究还发现存在Al-Si-O化合物,它覆在Al2Si2Sr化合物表面。     

Nb合金化γ—TiAl的氧化热力学理论分析

利用亚点阵的准亚规则溶体模型计算了Ti-Al-Nb三元系合金热力学活度,根据金属氧化反应用热力学计算了相应的Ti/TiO和Al/Al2O3的平衡分压。讨论了Nb合金化γ－TiAl金属间化合物热力学活度和氧化反应的氧平衡分压的影响。计算的热力学活度与Knudsen池隙透法测定的规律相符。由Nb合金化γ－TiAl的热力学活度以及氧化反应的氧平衡分压变化不能判定Ti-Al-Nb三元系合金生成氧化物种类及其稳定性。单纯的热力学因素不足以解释Nb合金化改善γ－TiAl坑高温氧化性能的机理。     

基于Miedema模型Al3X(Sc, Er, Zr, Li)点缺陷形成焓的计算

运用Miedema模型研究了Al3X(Sc,Er,Zr,Li)金属间化合物的形成焓,并结合点缺陷形成理论计算了Al3X空位和反位缺陷的形成焓。结果表明Al-Sc和Al-Er系形成焓较为接近,说明Sc和Er在Al中性质相近。Al-X(Sc,Er,Li)二元化合物中X原子的空位形成焓高于Al原子的空位形成焓,表明Al-X系二元化合物更易形成Al空位。Al3Er反位缺陷形成焓最大,Al3Zr和Al3Sc居中,Al3Li最小。Al3Sc、Al3Er和Al3Zr易于出现空位和反位两类缺陷共存的情形,而Al3Li反位缺陷形成焓明显小于空位形成焓,因而更易形成反位缺陷。     

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.     

多元合金熔体组元活度系数计算方法的改进

基于Miedema模型和Tanaka关系,提出了计算分子相互作用体积模型(MIVM)参数的新方法.该方法仅需知道元素的某些物理性质而无须熔体的实验数据,简化了计算多元合金熔体活度系数的步骤.分别计算了Ti-6Al-4V和Ti-5Al-2.5Sn在不同温度下组元活度系数的变化,计算了多种铜基合金以及Zn-Sn-Pb-Cd-Bi合金的活度或活度系数与组元配比的关系;并与Wilson模型进行了比较,计算值与实验值较好吻合.     

高阶亚正规溶液模型及其在MnO-SiO_2-Al_2O_3-CaO炉渣中组元活度的计算

本文介绍了用于计算四元均相系中组元活度的SELF-SReM4高阶亚正规溶液模型.模型由一组参数表示，根据精选的“边界条件”.可由二元系、三元系、四元系逐渐展开拟合出该组参数.用该模型计算了Mno－SiO2－al2O3－CaO四元系，包括四个三元子系中各组元的活度.SiO2－al2O3－CaO三元系的SiO2活度计算值与实验值和其它计算结果较一致；MnO-SiO2－CaO三元系计算结果与渣-金属平衡试验结果较一致     

高能超声与稀土钇复合作用对AZ91铸态组织的影响

以AZ91-Y为反应体系,对熔体施加高能超声,利用Miedema混合焓模型预测了合金析出相主要为Al-Y金属间化合物,结合X射线衍射结果, 表明析出相为Al2Y。对材料显微组织形貌分析,结果表明: 不施加超声,稀土Y加入量超过1.0%(质量分数)时,析出相Al2Y逐渐长大并团聚,晶粒细化效果不明显;当在850 ℃对AZ91-Y熔体超声2 min后,Al2Y颗粒变细,分布均匀,材料组织中的β相Mg17Al12由连续状变为断续状或颗粒状,晶粒变小,材料的显微组织明显细化     

RE_2O_3-MgO-SiO_2(RE=La,Nd,Sm,Gd和Y)熔体表面张力的计算模型(英文)

基于熔体组元离子半径和Butler方程,建立RE2O3-MgO-SiO2(RE=La,Nd,Sm,Gd和Y)熔体表面张力热力学计算模型。本模型利用纯组元的表面张力和摩尔体积以及熔体中各组元阳离子和阴离子半径可以获得E2O3-MgO-SiO2熔体表面张力随熔渣成分和温度的变化规律。计算1873 K La2O3-MgO-SiO2熔体等表面张力线并研究熔体成分对表面张力的影响。1873 K的纯组元La2O3,Gd2O3,Nd2O3和Y2O3的表面张力通过本模型计算分别为686、677、664和541 m N/m。除了Y2O3外,纯稀土氧化物的表面张力随其阳离子磁场强度增加而呈线性减小,而Y2O3的表面张力相对减小更多。表面张力的计算结果与文献数据一致,1873 K本模型平均偏差为1.05%。     

RE2O3-MgO-SiO2（RE=La,Nd,Sm,Gd和Y）熔体表面张力的计算模型（英文）

基于熔体组元离子半径和Butler方程,建立RE2O3-MgO-SiO2(RE=La,Nd,Sm,Gd和Y)熔体表面张力热力学计算模型。本模型利用纯组元的表面张力和摩尔体积以及熔体中各组元阳离子和阴离子半径可以获得E2O3-MgO-SiO2熔体表面张力随熔渣成分和温度的变化规律。计算1873 K La2O3-MgO-SiO2熔体等表面张力线并研究熔体成分对表面张力的影响。1873 K的纯组元La2O3,Gd2O3,Nd2O3和Y2O3的表面张力通过本模型计算分别为686、677、664和541 m N/m。除了Y2O3外,纯稀土氧化物的表面张力随其阳离子磁场强度增加而呈线性减小,而Y2O3的表面张力相对减小更多。表面张力的计算结果与文献数据一致,1873 K本模型平均偏差为1.05%。     

二元合金熔体组元活度计算式的改进

基于自由体积理论导出的超额构熵和超额振动熵,结合Ｍｉｅｄｅｍａ二元合金生成热模型,得出计算二元合金熔体活度的改进计算式,地强相互作用体系,提出用校正因子来修正活度值的新方法,该公式计算结果与实验值吻合良好。     

Mg-Er金属间化合物稳定性与电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势方法优化Mg-Er合金体系中MgEr、Mg2Er和Mg24Er5这3种金属间化合物的结构模型,通过形成热、结合能和电子结构的计算分析了化合物的稳定性与其晶体结构的内在联系。结果表明:3种Mg-Er金属间化合物的形成热和结合能均为负值,化合物的形成能力和稳定性均随着化合物中Er含量的降低而降低。在费米能级低能级区域,Mg的3s、2p轨道与Er的4f、5d轨道发生重叠,产生了轨道杂化;在费米能级高能级区域,Mg的2p轨道与Er的5d轨道也存在少量的杂化。随着化合物中Er含量的降低,化合物中平均每个原子在费米能级低能级处的成键电子数减少,化合物的稳定性降低。在Mg、Er原子周围均有大量的电荷存在,呈典型的金属键特征,Mg、Er之间的电子云只有部分重叠,交界处电荷的畸变不大。Mg-Er金属间化合物的价键结合具有金属键和共价键两重性,其中金属键占主导地位。Mg、Er原子的电荷转移量随化合物中Er含量降低而减少,化合物的共价键性降低,稳定性下降。     

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。