计算合金系统热力学性质的Miedema模型的发展

Miedema模型仅需几个简单的物性参数和设定的常数值便可计算合金系统的热力学性质,因而应用广泛.对二元Miedema模型理论及合金相形成热计算表达式的发展变化和扩展作了详细的评述,并介绍了目前对合金Miedema模型的修正和发展方向,讨论了计算模型中参数的选取原则,指出模型计算值和实验值误差原因,同时说明在计算三元和多元合金的计算中误差会更大,需要进一步发展三元或多元合金的计算模型.     

Er在Al-Mg-Mn-Zr-Er合金中的存在形式与析出特征

利用扫描电镜、透射电镜等分析测试手段,研究了Er在Al-4.7Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.3Er合金铸态、均匀化态以及冷轧板中的存在形式及析出特征.结果表明,Er在非平衡凝固条件下部分固溶到基体α-Al中,大部分形成初生Al3Er相断续或连续分布在晶界上,Er容易与Mn、Fe元素发生偏聚,但是很难形成Er-Mn金属间化合物;固溶的Er在均匀化退火过程中以次生Al3Er相形式析出;而沿晶界分布的Al3Er相在随后的热处理过程中并不发生分解回溶,它们在热轧、冷轧过程中破碎;冷轧板中的次生Al3Er相与基体保持良好的共格、半共格关系,可以成为合金中有效的强化相.     

铝-稀土金属间化合物形成焓的计算

详细分析了二元铝-稀土金属间化合物的形成焓的Miedema计算值和文献报道数据的误差分布.结果表明,计算值相比于文献中实验数据普遍呈现负偏差.为此,计算研究中需要针对铝-稀土元素重要的影响因子--稀土原子与铝原子的半径比来修正热力学计算模型.对铝-稀土金属间化合物的系列计算结果及其误差分析说明,修正的Miedema模型计算值更加接近实验值,误差由原来的36%缩小到目前的5%.并利用MTDATA热力学计算软件部分验算计算结果,证明依据新模型的热力学计算预测更加准确可靠.用新模型计算了常见的铝-稀土金属间化合物的形成焓,同时也计算了Al-Er,Al-Tb,Al-Gd 等研究数据缺乏的铝-稀土金属间化合物的形成焓.     

5A30铝合金板高温拉伸本构关系研究

采用拉伸试样在Gleeble-1500材料热模拟试验机上对5A30铝合金进行高温拉伸实验,研究了该合金在变形温度为300～500℃,应变速率在0.01～10 s-1的高温流变变形行为。结果表明:变形温度和应变速率对该合金流变应力的大小有显著影响。流变应力随变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高。5A30铝合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述,从流变应力、应变速率和变形温度的相关性,得出了该铝合金板材高温变形的材料常数和本构方程。计算出5A30铝合金板的变形激活能为Q=201.1 kJ.mol-1,材料常数为A=7.44×1013 s-1,n=4.3135,α=0.02 mm2.N-1;计算得到了5A30铝合金Arrhenius方程;利用双曲正弦模型,得到高温拉伸峰值应力和Z参数的解析式。     

稀土铝合金Miedema模型计算中的参数φ*

研究修改计算式中电负性参数φ*,考虑合金化过程中不同元胞边界上电子化学势差会对合金形成能产生负的贡献,提出Miedema模型中参数φ*的计算表达式.结果表明:参数φ*的计算值与功函数值比较接近,与功函数值相比,其最大相对误差在12.0%以内,平均误差低于5.0%,计算得到的稀土铝合金系统混合焓与实验值更接近.