Cr- W、Cr- Mo和Cr- Ta二元体系的热力学和相图优化

基于已有的试验数据和第一性原理计算结果(如相图试验信息、热力学性质试验数据等),运用Calphad方法与Thermo-Calc软件,重新优化了Cr-W、Cr-Mo和Cr-Ta体系的热力学参数和相图,优化的结果与试验数据及第一性原理计算结果吻合较好。该一系列热力学模型参数可以作为外推建立多组元Ni基合金热力学数据库的基础。     

分子动力学模拟Pb-Au合金的热力学性质

采用分子动力学方法模拟Pb8Au2和Pb9Au1两种合金体系的热力学性质。计算不同温度下合金体系的生成焓、生成自由能和过剩自由能,同时计算合金的结合能,从宏观和微观角度分析二元合金原子间相互作用,得到的计算结果与实验数据吻合得很好。     

Al-Si-Fe三元系热力学计算与评估

利用Calphad技术和应用Pandat相图计算软件,重新评估了Al-Si-Fe体系液相投影图,550、727、800℃等温截面,以及不同成分合金在1 477℃时的液相混合焓。结果表明,计算所得相图及液相混合焓与实验数据相符,该工作建立的热力学模型及参数可作为外推建立Al-Zn-Si-Fe等高元体系数据库的基础,并对相关体系的材料设计工作具有重要的指导意义。     

Mg-Pr二元体系热力学优化（2）

相图热力学优化是材料设计理论和方法最重要的组成部分，是新材料的开发和应用的重要依据之一。相图计算即CALPHAD技术，主要是依据化学热力学原理和基本关系，计算热力学体系的平衡性质。一个物质体系的热力学特征函数确定以后，这个物质体系的全部热力学性质都可以计算出来，其中包括相图。镁合金是最轻的一种金属结构材料，广泛应用于航空航天、汽车、电子工业等许多领域。镁一镨合金作为镁合金的一种，也具有非常广阔的应用前景。本工作采用瑞典皇家工学院开发的相平衡计算软件Thermo-Calc系统，利用CALPHAD技术，通过选择或建立合理的热力学模型，将相图和热力学数据联系起来，对镁-镨二元合金体系相图和热力学数据进行热力学优化和评估，获得自洽的Mg-Pr体系的热力学描述即体系中所有物相，包括溶体相和金属间化合物的Gibbs自由能，为相关材料的设计和工艺制定服务。     

Mg-Pr二元体系热力学优化（3）

相图热力学优化是材料设计理论和方法最重要的组成部分，是新材料的开发和应用的重要依据之一。相图计算即CALPHAD技术，主要是依据化学热力学原理和基本关系，计算热力学体系的平衡性质。一个物质体系的热力学特征函数确定以后，这个物质体系的全部热力学性质都可以计算出来，其中包括相图。镁合金是最轻的一种金属结构材料，广泛应用于航空航天、汽车、电子工业等许多领域。镁-镨合金作为镁合金的一种，也具有非常广阔的应用前景。本工作采用瑞典皇家工学院开发的相平衡计算软件Thermo-Calc系统，利用CALPHAD技术，通过选择或建立合理的热力学模型，将相图和热力学数据联系起来，对镁-镨二元合金体系相图和热力学数据进行热力学优化和评估，获得自洽的Mg-Pr体系的热力学描述即体系中所有物相，包括溶体相和金属间化合物的Gibbs自由能，为相关材料的设计和工艺制定服务。     

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。     

Mg—Pr二元体系热力学优化（1）

相图热力学优化是材料设计理论和方法最重要的组成部分，是新材料的开发和应用的重要依据之一。相图计算即CALPHAD技术，主要是依据化学热力学原理和基本关系，计算热力学体系的平衡性质。一个物质体系的热力学特征函数确定以后，这个物质体系的全部热力学性质都可以计算出来，其中包括相图。镁合金是最轻的一种金属结构材料，广泛应用于航空航天、汽车、电子工业等许多领域。镁-镨合金作为镁合金的一种，也具有非常广阔的应用前景。本工作采用瑞典皇家工学院开发的相平衡计算软件Thermo—Calc系统，利用CALPHAD技术，通过选择或建立合理的热力学模型，将相图和热力学数据联系起来，对镁-镨二元合金体系相图和热力学数据进行热力学优化和评估，获得自洽的Mg—Pr体系的热力学描述即体系中所有物相，包括溶体相和金属问化合物的Gibbs自由能，为相关材料的设计和工艺制定服务。     

BaO-MgO二元系相图优化计算研究

在对BaO-MgO二元系热力学数据评估的基础上,采用Thermo-Calc软件对该体系相图进行优化计算.采用规则溶液模型,获得了较完整的BaO-MgO二元系相图和该体系较完整的热力学数据.还对该二元系的混合焓及组元活度进行了讨论.通过与实验数据进行比较,在富BaO端与实验结果基本吻合;在富MgO端,采用了最新的MgO熔点温度,获得了更加合理的液相线.     

La-Mg-Ni体系富镁角的热力学优化与计算

运用CALPHAD方法系统地对La-Mg-Ni三元体系富镁角进行热力学优化与计算。选取置换溶液模型描述液相,三亚点阵模型描述La2Mg17-xNix,定化学计量比化合物模型描述LaMg2Ni,最终获得一组具有良好自恰性的热力学模型与参数。通过相图软件Pandat计算获得该区域的液相投影面图、673和773 K下的等温截面相图以及平衡反应等,且计算得到的相图和热力学数据与试验数据较好地吻合。     

ZnO-SiO_2体系的热力学评价（英文）

含ZnO炉渣是贱金属和钢的火法冶金过程中常见的炉渣,这导致人们对于ZnO-SiO_2体系热力学的兴趣。本文作者对ZnO-SiO_2体系进行全面的文献评述,对现有实验数据进行批判性评价,对体系相平衡进行热力学优化,给出了ZnO-SiO_2体系在1.013×10~5Pa总压力下的热力学性质。将熔融氧化物视为缔合溶液,重新评估了液相的性质。对固体Zn_2SiO_4吉布斯自由能的焓项重新进行拟合,使之与硅锌矿初晶区的新数据相符。所得热力学数据与新近的实验观测结果吻合良好。这些结果可用于预测热力学性质和相图中的相区,如液相混溶区的临界点,预测准确度优于以往的方法。获得了一组优化的模型参数,在整个组成范围内,温度从298 K到液相线温度,重新生成了可靠的热力学和相平衡数据,其误差在实验误差范围内。建立的数据库可用于Gibbs自由能最小化软件中热力学性质和有关相图截面的计算。     

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。     

Fe-O-U三元体系热力学优化

使用Fact Sage商业软件重新评估Fe-O-U三元体系。在考虑了已发表文献中的固液相变温度、不变平衡温度和热力学性质数据之后,得到了一组自洽的Fe-O-U三元体系热力学参数。本评估覆盖了体系中的所有成分和温度范围。计算所得相图和热力学性质与可信赖的试验数据较好吻合。     

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.     

Ni-Re与Co-Re二元体系的热力学研究及相图

运用CALPHAD方法和Thermo-Calc软件,对Ni-Re和Co-Re二元系的热力学参数进行了重新评估,得到了与试验数据及第一性原理计算结果吻合较好的热力学数据。根据得到的热力学数据,对Ni-Re和Co-Re相图进行了重新优化,建立了更为合理的二元系相图。计算所得一系列热力学参数,可作为外推建立Ni-Co-Re等高元体系数据库的基础。     

镍基高温合金相关相图的高通量测定与热力学优化

对相图的常用实验测定方法进行综述,以Cr-Ni-Ru三元体系相图的高通量测定为例,展示高效测定二元、三元相图的扩散多元节方法。基于相图计算(Calculation of phase diagrams,CALPHAD)方法,以Cr-Ru二元体系和Cr-Ni-Ru三元体系的热力学优化为例,阐述Cr-Ni-Ru三元体系热力学数据库建立的具体流程,分析当前镍基高温合金研究效率低下的原因。结果表明:快速建立与定量预测材料成分、相、组织、性能关系的高通量实验和计算方法是促进未来镍基高温合金研究发展的重点。     

含锶Mg-Al系镁合金中第二相研究述评

锶元素加入到镁合金中能够起到变质第二相,显著细化晶粒以及提高其高温力学性能的效果,已被广泛应用于Mg-Al系镁合金中。综述了国内外在含锶Mg-Al系合金中的第二相研究现状,实验研究结果和第一性原理计算结果均表明,随着Sr含量的增加,Mg-Al系合金中将首先出现Al-Sr相(Al_4Sr相和/或Al_2Sr相),然后再出现Mg-Sr相((Mg,Al)_(17)Sr_2相)和/或Mg-Al-Sr三元相。但是,其中Mg-Al-Sr三元相的结构和类型尚存在争议。综述相图热力学计算以及第一性原理计算方法在含锶Mg-Al系合金中第二相研究方面的结果,将第一性原理计算与相图热力学模拟有机结合起来,可以获得更为准确的含锶镁合金二元或三元系相图。     

第一性原理研究Re的热力学性质

基于准谐Debye-Grüneisen模型,运用第一性原理缀加投影平面波方法研究了Re的热力学性质,拟合了Re的状态方程,计算了Re不同压强下弹性模量、吉布斯自由能、焓、熵、热容和体膨胀系数随温度的变化关系。结果表明:采用八阶Birch-Murnaghan方程拟合得到的Re压强-体积曲线与实验测量结果吻合较好;计算的零压下吉布斯自由能、焓、熵、热容和体膨胀系数随温度的变化均与实验值符合较好;在零压,50、100、150和200GPa压强下,Re的弹性模量和吉布斯自由能随温度升高而减小;焓、熵随温度升高而增加;Re的电子等容热容随温度线性增加,晶格振动等容热容在低温下符合3T幂次规律并随温度增加而迅速增大,且在高温时逐渐接近Dulong-Petit极限;预测的德拜温度约为430K,与实验结果一致。     

Fe-Ti-C三元系热力学优化

应用CALPHAD方法对Fe-Ti-C三元系进行了热力学优化。基于已有的试验数据和第一性原理计算结果,如相图试验信息、热力学性质试验数据、三元系中Ti C在奥氏体中的溶解度等,优化得到的参数可较好地重现试验数据,建立了一套具有良好自洽性的热力学及扩散动力学参数。     

热力学优化Bi-Ni二元系

基于文献报导的实验数据,采用相图计算（CALPHAD）方法,热力学优化了Bi-Ni二元系相图。该二元系的液相、fcc_A1（Ni）相和rhombohedral_A7（Bi）相用替换溶液模型来描述,其过剩吉布斯自由能用Redlich-Kister多项式来表达。考虑到晶体结构（NiAs型）以及与多组元体系热力学数据库的兼容性,中间化合物BiNi相采用亚点阵模型：（Bi）（Ni,Va）（Ni,Va）;Bi3Ni相处理为化学计量比化合物。最后,通过优化该二元系实测的相图和热力学数据,获得一组能够表达各相吉布斯自由能的自洽的热力学参数。根据这些热力学参数计算的相图和热力学数据与报导的实验数据吻合良好。     

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。