Pb-Au合金热力学性质的分子动力学模拟

使用分子动力学方法模拟Pb40Au60、Pb80Au20和Pb90Au103种合金的热力学性质,计算合金的过剩自由能、结合能和形成能等能量方程。结果显示:合金的形成能和过剩自由能均为正值,因此Pb-Au合金为正偏差体系。从微观和宏观角度分析原子间的相互作用,并且使用形成能定量描述合金与理想熔体的偏离程度。     

Au_3Cu-亚格子系统的合金基因Gibbs能配分函数和平衡全息网络相图(英文)

以Au3Cu-亚格子系统为例,介绍了3项发现:第一,至今阻碍金属材料科学进步的第四大障碍是研究者们尚未认识到一个真正的合金相Gibbs能函数应由合金基因序列和它们自己的Gibbs能级序列构建的Gibbs能配分函数导出。第二,建立合金基因Gibbs能配分函数的六条规则,特别证明了计算合金组态熵的简并因子中结构单元占居Gibbs能级的概率应按照组元占居格点的概率方式简并;第三,以前研究者从未预料到的主要特征:具有一条没有有序相和无序相共存区的单相相界线;相界线顶点成分和温度远偏离Au3Cu化合物临界点的成分和温度;在0 K时,Gibbs能随成分变化曲线上的最低点成分远偏离Au3Cu化合物的成分;Au3Cu-型长程有序合金的理论极限成分范围由第一跳变有序度决定。     

Au3Cu-亚格子系统的合金基因Gibbs能配分函数和平衡全息网络相图（英文）

以Au3Cu-亚格子系统为例,介绍了3项发现:第一,至今阻碍金属材料科学进步的第四大障碍是研究者们尚未认识到一个真正的合金相Gibbs能函数应由合金基因序列和它们自己的Gibbs能级序列构建的Gibbs能配分函数导出。第二,建立合金基因Gibbs能配分函数的六条规则,特别证明了计算合金组态熵的简并因子中结构单元占居Gibbs能级的概率应按照组元占居格点的概率方式简并;第三,以前研究者从未预料到的主要特征:具有一条没有有序相和无序相共存区的单相相界线;相界线顶点成分和温度远偏离Au3Cu化合物临界点的成分和温度;在0 K时,Gibbs能随成分变化曲线上的最低点成分远偏离Au3Cu化合物的成分;Au3Cu-型长程有序合金的理论极限成分范围由第一跳变有序度决定。     

Al-Li-Mg合金电场下自由能的TF方程计算

基于Thomas-Fermi（TF）模型，确定电场作用下的内势场边界条件，建立了电场作用下单原子、化合物，固溶体、实际工业合金的自由能计算方法，系统地定量计算研究了电场作用下自由能的变化趋势。结果表明：单原子自由能变化趋势在电场作用下是关于非零电场对称的，并且不同元素的自由能对电场的敏感性不同，Al，Mg，Li3元素在正电场一侧的敏感性依次为Al，Li，Mg：在负电场一侧的敏感性依次为Al，Mg，Li。电场作用下Al3Li化合物和固溶体Al．2．14％Li（原子分数，下同）的自由能在460K和800K表现出不同电场对称性和电场敏感性。在两种温度下，Al—2．14％Li固溶体自由能的电场敏感性要高于化合物Al3Li。而且在800K高电场下固溶体Al-2．14％Li的自由能明显高于化合物Al3Li的自由能，在460K相同的电场下，化合物的自由能低于固溶体的自由能。1420合金自由能的变化趋势是关于零电场对称的，时效电场下1420合金的拉伸性能也是关于零电场对称的。     

FP-SSA框架中Au_3Cu型有序合金相的特征原子势能配分函数

介绍以第一原理合金电子理论为基础的系统合金科学(FP-SSA)框架中Au3Cu型有序合金的特征原子势能(CAPE)配分函数。主要创新内容如下:以基本原子团{AiA u·[(I-i)Au,iCu]}和{AiC u·[(I-i)Au,iCu]}序列的中心特征原子Ai Au和AiC u为结构单元序列,替代原子对和原子团,建立了合金相的特征原子排列模型;以配位原子团[(I-i)Au,iCu]对作用于特征原子势场影响的方式替代原子对能量相互作用和原子团能量相互作用方式,以特征原子势能能级代替原子对能级和原子团能级,建立了合金相的特征原子势能相加定律,计算合金相及其组元的平均势能;在特征原子排列的简并因数与特征原子势能能级一致的条件下建立CAPE配分函数和计算组态熵。此函数揭示了当今流行的固溶体理论的不足之处,为建立特征Gibbs能配分函数奠定了基础。     

金属氧(硫、碳、氮)化物单位体积标准生成自由能图

根据文献中的热力学数据及相关的密度数据,计算了金属氧化物（硫化物、碳化物、氮化物）的单位体积标准生成自由能变化,并绘制了相应的ΔＧＶ—Ｔ图。由于单位体积生成自由能变化是生成氧化物（包括硫化物、碳化物、氮化物）新相的唯一过程驱动力,在判断合金选择氧化（硫化、碳化、氮化）的可能性时,单位体积标准生成自由能变化将提供一项重要的基础性数据。     

由三元相图计算活度

采用熔化自由能法、标准生成自由能法和化学平衡法推导出利用8种类型的三元相图计算活度的公式,覆盖了三元相图的点、线、面全部范围。公式本身没有引进假设和近似。这8种类型的三元相图涵盖了有液相面各种类型的三元相图。本研究的计算方法和计算公式可以应用于各种复杂的三元相图,该方法也可以推广到三元等温截面相图和三元以上的多元相图。     

原位合成TiB和TiC增强钛基复合材料热力学

根据热力学理论编程计算了钛与Ｂ４Ｃ反应的反应生成焓ΔＨ与Ｇｉｂｂｓ自由能ΔＧ以及反应式（ｘ＋５）Ｔｉ＋Ｂ４Ｃ＝ｘＴｉ＋４ＴｉＢ＋ＴｉＣ的绝热温度。计算结果表明：钛与Ｂ４Ｃ反应释放出大量热,反应能自发维持,而过量钛与Ｂ４Ｃ反应更易生成ＴｉＢ和ＴｉＣ增强体。由于钛作为稀释剂吸收热量,随着过剩钛含量的增加,反应的绝热温度逐渐下降,过剩钛完全熔解的初始温度逐渐升高。     

机械合金化过程中Al-Pb相变的热力学和动力学研究

将Al、Pb粉末按照Al 2 2 5Pb(at% ,下同 )的配比进行了机械合金化 ,并对Al Pb合金的物相、晶粒尺寸、点阵常数作了测定和分析。结果表明 ,机械合金化可以获得Al Pb纳米晶超饱和固溶体。参照Miedema半经验理论模型 ,计算了该合金系的相变驱动力 ,分析指出当Pb含量为 86 8%～ 98 4 %时 ,该合金系存在发生非晶的化学驱动力。利用机械合金化动力学机制分析了Al Pb形成过饱和固溶体和非晶的可能性 ,其中Al 2 2 5Pb形成固溶体的自由能要低于形成非晶的自由能 ,但都大于零     

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。