作为材料设计基础的相图研究

介绍了现代材料设计与相图研究之间的关系，强调了计算相图的出现使相图研究成为材料的设计的一部分，相图计算程序系统的另一重要功能是评估和优化热力学参数，以双相纳米材料、宽滞后形状记忆合金、钕铁硼永磁合金、钛铝金属间化合物和低温用钢的研究开发为例，说明了相图研究在材料设计上的重要作用。     

简单共晶系相图的计算机计算

根据热力学原理和热力学数据，用计算机计算和绘制了一些简单共晶系相图，并用计算机打印相应的部分相图数据。     

Fe-3%Si电工钢的相图计算及组织分析

使用热力学软件分析了碳含最对Fe-3%Si的电工钢相图的影响,考察了奥氏体和铁索体两相区内两相相对量随温度的变化.结合金相法观察了不同加热温度及不同保温时间的淬火组织,初步确定了不同温度及不同保温时间下电工钢组织的形貌特征.     

相图计算研究的进展

相图计算作为材料设计的一部分受到了人门更多的重视.本文概述了相图计算的优点,简要评述了相图计算方法的发展现状和前沿研究,着重强调了将第一性原理计算和相图计算方法相结合以及基于相图计算热力学数据库预测体系物理性质对于材料设计和冶金过程优化的重要性.     

不锈钢板的材料组织控制

材料的开发是通过控制成分、加工热处理来控制结晶构造和组织完成的。不锈钢具有优良的耐蚀性，其性能是由合金的组成决定的。但是，为了充分发挥合金本来具有的特性，其前提必须是材料组织的最佳化。另外，不锈钢也是力学性能优良的材料，与其他钢铁材料一样，要求对材料组织进行最佳控制以得到强度、加工性、韧性等所需的特性。本文在应用不锈钢优良特性的同时，以典型的钢种概述了其重要的组织控制，并且也介绍了最近开发的新钢种材料设计方法。     

常用二元熔盐氯化物相图及其热力学性质的最优化

本文介绍了一种优化处理二元相图及热力学性质的方法。通过系统分析全部所获得的LiCl—KCl,LiCl—SrCl₂,NaCl—SrCl₂,NaCl—CaCl₂,NaCl—BaCl₂,KCl—BaCl₂,CaCl₂—BaCl₂,BaCl₂—SrCl₂等八个二元系热力学性质和相图的数据并进行优化处理,取得了热力学性质和相图自相一致的结果。     

先进高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金凝固和均匀化组织及相构成

采用热力学计算与实验相结合的方法,研究了两种高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金铸态及均匀化态的显微组织和相构成.铸态A合金主要由Mg（Zn,Al,Cu）₂相和少量Al₂Cu相组成,而铸态B合金仅含Mg（Zn,Al,Cu）₂相.热力学计算显示,A和B两种合金的实际凝固过程介于Lever Rule和Scheil Model两种模拟结果之间,由于合金成分不同而导致的铸态A和B合金中各相含量差异与Scheil Model模拟所得到的各相摩尔分数变化规律基本一致.经常规工业均匀化处理（460℃保温24 h）,铸态A和B合金中存在的Mg（Zn,Al,Cu）₂或Al₂Cu相均能充分回溶,并得到单相α（Al）基体,这与热力学计算所得到的AlZn-Mg-Cu四元系统在7.5%Zn条件下460℃等温相图相符合.     

LiF-NaF-KF体系的相图计算

基于CALPHAD技术首先评估了LiF-NaF和LiF-KF两个二元熔盐体系,液相和端际固溶体Halite相均采用Redlich-Kister多项式置换熔体模型描述,模型参数的优化选取实验相平衡数据和热化学数据以及本文根据第一性原理预测的数据.结合文献中已报道的NaF-KF体系的热力学参数,用Muggianu模型扩展至LiF-NaF-KF三元体系,根据三元共晶点的实验数据调整三元交互参数.最终的相图计算结果与绝大部分实验数据和第一原理计算数据吻合较好,由此获得了一套自洽且可靠的热力学参数,其能够准确描述LiF-NaF-KF体系的相平衡与热力学性质.     

根据二元合金相图计算脱氧元素的熔化热

根据9幅二元合金相图，分别计算了6种炼钢用脱氧元素Si、Ca、Ba、Mn、La和Al的熔化热。根据二元合金相图计算脱氧元素的熔化热的方法，对确定出钢温度和钢水脱氧过程的热力学分析及计算有一定的实际意义。     

Pb—Sn共晶相图相及组织组成物的量化分析

分析了Ｐｂ－Ｓｎ二元合金在共晶线以下的相和组织组成物的变化，推导共建立了相应的重量计算公式。     

基于相图解析多组元粒子的奥斯特瓦尔德熟化

The coarsening of particles dispersed in a solution was found by Ostwald in 1900. Then, the following cubic law between mean radius (r) and annealing time (t) was established by Lifshitz-Slyozov and Wagner in 1961.-r3--r3/0=[8σVCW/9RT]XαB·t It should be noted, however, that the above equation is valid in the coarsening of B particles in A-B solution. Therefore, some modification is necessary in the case of multi-component materials. For instance, the coarsening of (Fe,Cr)aCb in γFe-M-C matrix is described as follows[1,2] ;-r3--r3/0=[8σVCW/9RT][a b/a]urM/(uoM-urM)2·t According to Eq. (2), the coarsening rate of M23C6 in heat-resistant steel (9%Cr-1%W-0.1%C) depends on the diffusion rate of Cr, because uαCr/(uθCr- uαCr)2＜＜uαw/(uθw- uaw)2. However, experimental data inform us that the rate-determining element is not Cr but W as shown in Fig. 1[3].Fig.1 Effect of W on coarsening of heat-resistant steel Fig.2Equilibrium between M23C6 in this case The problem is solved by modifying the formula of M23C6 from (Fe, Cr, W)23C6 to Fe4 (Cr, W)19C6 in this case(Fig. 2). Consequently, the coarsening equation is expressed as follows.-r3--r3/0=[8σVCW/9RT][29/23][uaW/uow-uaW][1-uaCr-uaW/(19/23)-uaCr-uaW]·t     

相图计算在TiAl基金属间化合物结构设计中的应用

为加速高性能TiAl基金属间化合物的研发，以相图热力学计算结果为基础，研究合金化元素Nb、W、B和热处理温度、冷却速度对TiAl基金属间化合物的相转变、微观结构的影响。研究结果表明：对成分为Ti-45Al—7Nb-0．4W-0．15B（原子百分比）的TiAl基金属间化合物在1450℃进行均匀化退火处理，高温下的α相经炉冷可以得到完全由α2／γ片层团构成的较为粗大的全片层组织；在1235℃进行均匀化热处理可以获得细小的双态组织。上述关键性的热处理实验和微观结构分析证实了理论计算结果的可行性。     

CaS升温浸出过程的电位-pH图

针对炼钢脱硫废渣的浸出去硫热力学研究,采用平均热容法通过热力学计算绘制出不同温度条件下CaS-H2O系电位-pH图;考察了温度对钙、硫稳定存在形式和体系中电极反应平衡关系的影响.结果表明,298 K时,硫化钙的浸出反应即可自发进行;降低pH,硫以H2S的形式逸出,增大pH,硫以S2-的形式进入浸出液.随着温度升高,有利于HS-向S2-和H2S转化和微溶物质CaSO4的浸出,提高硫的浸出率。与常温相比,高温条件下,pH>7时,更有利于钙形成Ca(OH)2和硫以S2-,HS-,SO4-2离子进入浸出液或以H2S的形式逸出.     

局域平衡原理与相图的扩散偶法测定

介绍了局域平衡原理和扩散偶法测定平衡相图的方法要点.扩散偶法是一种高效的、可靠的相图测定方法,它可以大幅度减少实验工作量,减少原材料消耗,加快相图实测进程.此外,这种方法还具有可直接测定相平衡关系、相平衡成分,避免“过冷效应”等优点,特别适合于多组元系统平衡相图的实验测定.     

Thermodynamic optimization and calculation of phase diagrams of YbCl3-MCl (M=Na, K, Rb, Cs)

YbCl3-MCl (M = Na, K, Rb, Cs) systems were optimized and calculated using the CALPHAD (CALculation of PHAse Diagram) technique. The modified quasi-chemical model in the pair-approximation for short-range ordering was used to describe the Gibbs energies of liquid phase in the systems. On the basis of the measured phase diagram data and experimental thermodynamic properties, a series of thermodynamic functions were optimized and calculated through an interactive computer-assisted analysis. Furthermore, some reasonable discussions on the thermodynamic parameters for these strong interaction binary systems were carried out. The results showed that the optimized parameters and experimental data are thermodynamically self-consistent.     

RECl3-SrCl2-LiCl三元系相图计算

基于对9个侧边二元系RECl₃-SrCl₂、RECl₃-LiCl、SrCl₂-LiCl(其中RE:La、Ce、Pr、Nd)热力学数据和实验相图信息的优化、评估,以及三元系相关热力学性质的分析,计算并讨论了RECl₃-SrCl₂-LiCl系列4个三元系相图。     

集团变分法(CVM)及其在合金相图计算中的应用

介绍了集团变分法的集团概率变量、配置熵等统计分析的理论基础及Helmholtz自由能的描述模型.提出了巨势及相对化学势的几何分析理论.讨论了应用集团变分法和巨势分析理论进行相平衡计算的过程,并分析了同结构平衡相图计算的若干实例.     

Fe-C基三元合金相图计算

本工作设计了Fe-C基三元合金热力学计算软件,它可计算Fe-C与Cr、Mn、Si、Cu、Mo、W、Ni、V、Ti、Nb组成的三元系在不同温度下的等温截面图,并可提供有关的热力学数据。     

Titanium-boride eutectic materials. Structure of the Ti-Nb-B alloys and phase equilibria

The structure of Ti-Nb-B alloys that are cast and annealed at subsolidus temperatures and at 1400°C is experimentally analyzed (x-ray diffraction, metallography, and electron probe microanalysis), and so are temperatures of their phase transformations (differential thermal analysis and pyrometry). No ternary phases are found in the alloys. Projections of solidus and liquidus surfaces, an isothermal section at 1400°C, and a vertical section at 7.5 at.% B are constructed. A reaction scheme is proposed for alloy crystallization. __________ Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, Vol. 46, No. 1–2(453), pp. 72–87, 2007.