Ⅲ-Ⅴ族(含氮化物)合金体系热、动力学计算机辅助分析系统

本项目以Ⅲ-Ⅴ族合金化合物半导体外延生长工艺设计为应用背景,建立了含Al-Ga-In-N-P-As-Sb-C-H等体系的Ⅲ-Ⅴ族合金化合物半导体热力学数据库。该库具有以下特点:①库中的数据都是根据严格的热力学关系,通过对体系中各种热力学性质和相平衡数据进行自洽性评估,而后取得体系中各相的热力学参数。②入库的数据与国际接轨,特别是与国际上热力学数据专门委员会——欧洲热化学学科组(SGTE)的数据相一致,有利于今后的发展和相互之间的交流;③数据库具有允许扩充。

合金钢CCT曲线计算

本工作利用现有的TTT曲线和数据,以及等温转变动力学方程(Avrami方程),计算合金钢CCT曲线。

奥氏体不锈钢敏化动力学过程模拟

奥氏体不锈钢的敏化过程实质上是过饱和奥氏体沿晶界析出碳合化物(Fe、Cr)(23)_Co、同时溶质Cr、Ni和C在基体中重新分布的过程。本文作者对此进行了计算机模拟。模拟中认为;碳化物的析出过程受代位溶质的扩散控制,碳化物和奥氏体的界面达到动态的热力学平衡。在动态提供Fc-Cr-Ni-C多元系相平衡信息的条件下,确定扩散过程的边值;求解溶质在基体中的分布曲线;进而可以预测不锈钢的温度-时间-敏化(TTS)曲线.这一模型在奥氏体不锈钢中进行了具体应用和分析讨论,为不锈钢晶间腐蚀的贫铬理论提供了定量的理论依据。

相图计算技术在复相陶瓷燃烧合成热力学分析中的应用

应用相图计算技术（ＣＡＬＰＨＡＤ） 对燃烧合成复相陶瓷的绝热燃烧温度， 平衡相组成等进行了热力学分析。讨论了铝热型自蔓延高温合成反应中副产物相的成因及可能的消除途径。根据稀释剂对绝热温度的影响方式提出了稀释作用的两种模式。对反应热压中采用的硼、碳和Ａｌ２Ｏ３ 体系的绝热温度进行了计算， 并对其放热能力进行了评价。

Y－Co－Ni三元系1175℃恒温截面的实验研究

采用由纯金属组成的和由稀土与Ｃｏ－Ｎｉ合金组成的两类扩散偶，辅以ＥＭＰＡ、金相、ＳＥＭ等手段测定了Ｙ－Ｃｏ－Ｎｉ三元相图１１７５℃恒温截面上的相关系，该截面固相区范围内存在７个单相区、９个两相区、３个三相区。

高温高压下人造金刚石过程的热力学分析—相平衡信息及其应用

借助Fe-C二元系在5.7 GPa高压下等压相图提供的有关相平衡信息,以及石墨相Gra.和液相Liq.之间的介稳平衡信息,主要对以Fe作溶剂,以石墨为碳源,在高温高压下获得人造金刚石的主要工艺进行了热力学分析。分析结果显示：在Dia.＋Liq.两相平衡区里引入石墨相,则引发Gra.→Dia.＋Liq.析液反应过冷转变。这种转变是以三相定态反应链模式实现的。这种模式可以是等温的,亦可以呈一定温度梯度,分别对现行的一次性形核长大工艺和温度梯度法由籽晶/籽晶群同质外延工艺进行热力学分析和评述,并给出转变的指向和限度。分析结果还表明：在三相定态反应链模式下,人们通常所谓的包裹物都是液相卸压降温后的转变产物。本文的分析方法也适用于Fe-C体系、Ni-C体系和Fe∶Ni成分比约为5∶5~7∶3范围内的Fe-Ni-C体系。

Y─Co─Ni三元系1000℃恒温截面的实验研究

本文采用由纯金属组成的和由稀土与Ｃｏ─Ｎｉ合金组成的两类扩散偶，辅以电子探针、金相、ＳＥＭ等手段测定了Ｙ─Ｃｏ─Ｎｉ三元相图１０００℃恒温截面上的相关系。该截面固相区范围内存在８个单相区、１０个两相区、３个三相区。

(Ga,In)As半导体MOVPE生长过程中源物质的热分解及半导体碳污染的分析

运用相平衡分析的方法，对（Ｇａ，Ｉｎ）Ａｓ半导体ＭＯＶＰＥ生长过程中源物质热分解后的气相物种分压进行了分析，得到了沉积物种的生成率随各生长参数的变化规律，同时对气相物种分压与半导体碳污染的关系也进行了分析。

NH_3,PH_3热分解对Ⅲ-Ⅴ族半导体MOVPE外延生长的影响

以ＧａＮ和（Ｇａ１－ｘＩｎｘ）Ｐ半导体的金属有机物气相外延生长（ＭＯＶＰＥ）为例分析了Ｖ族气源物质ＮＨ３和ＰＨ３热分解对半导体化合物外延生长成分空间的影响．根据外延生长过程中ＮＨ３和ＰＨ３实际分解状况，建立了气源物质不同分解状态下的热力学模型，进而应用Ｔｈｅｒｍｏ－ｃａｌｃ软件计算出与之对应的成分空间．计算结果与实验数据的对比表明：ＧａＮ和（Ｇａ１－ｘＩｎｘ）Ｐ半导体的ＭＯＶＰＥ过程的热力学分析必须根据Ｖ族气源物质ＮＨ３和ＰＨ３的实际热分解状况，进行完全平衡或限定平衡条件下的计算和预测，完全的热力学平衡分析仅适用于特定的温度区段或经特殊气源预处理的工艺过程．

大面积金刚石膜生长环境气氛的计算机模拟

建立了直流电弧等离子体喷射ＣＶＤ大面积金刚石沉积数学模型．对衬底上方等离子 体中的化学环境进行了模拟计算，并与在相同条件下对等离子体的光谱结果进行对比，发现计 算结果与实验结果基本上吻合．在模拟条件下ＣＨ基团可能是促使金刚石生长的主要活化基 因．模拟结果显示ＣＨ基因沿径向的均匀分布对大面积金刚石膜生长有较大的意义．

In-As-Sb-C-H五元系热力学分析与In(As,Sb)MOVPE工艺设计

本文模拟ＭＯＶＰＥ工艺设定热力学条件，建立了涉及５个相和５４个气相物种的ＩｎＡｓＳｂＣＨ五元系热力学系统。采用先进的热力学计算方法，对该系统进行了热力学分析。计算结果与实验结果比较发现，热力学计算能较好地预测系统相关系及半导体相成分。

NH_3分解率对GaN半导体MOVPE外延生长成分空间的影响

研究了以三甲基镓 (TMGa)和氨 (NH3 )为气源物质 ,以氢气 (H2 )为载气进行GaN半导体的金属有机物气相外延 (MOVPE)生长时 ,NH3 分解率对于GaN半导体外延生长的成分空间的影响。热力学计算结果表明 :随着NH3分解率的提高 ,用于生长GaN外延层的气 +固两相区逐渐向高Ⅴ /Ⅲ比方向变小 ,解释了实际生长过程中Ⅴ /Ⅲ比要求很高的原因。预计高的Ⅴ /Ⅲ比及低的NH3 分解率有助于GaN的MOVPE外延生长。

含有多种离子平衡的金属-水体系的E-pH关系

同时平衡原理应用到Fe—H_2O和Cu—H_2O体系。在一定电位范围内,计算了液固之间E—pH关系。该方法应用到含有多种离子平衡的金属—水体系计算E一pH关系,结果与实验符合。

三维相图部分量度化拓扑构形的计算机表达

本文提出了一种三维相图部分量度化拓扑构形的计算机表达方法。所编计算机程序皆用Ａｕｔｏｌｉｓｐ高级语言写成。程序能用来建立三元立体相图，并可对其进行任意方向、任意位置的观察，能截取任意垂直和水平截面，是综合评估和分析三元恒压相图的有力辅助工具。已应用于ＳｍＣｌ＿３－ＣａＣｌ＿２－ＬｉＣｌ和Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ等三元系。

合金钢淬透性曲线预测

本工作通过计算标准顶端淬火冷却曲线,并利用计算得到的CCT曲线和数据,对合金钢淬透性曲线进行了预测。

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。

Ag-Ti二元系在980,1100和1200℃下的相平衡测量

使用纯Ti粉和纯Ag块压制紧密接触的Ag-Ti二元扩散偶,在980,1100和1200℃下分别进行退火处理.通过金相观察和电子探针微区分析,对退火处理后的试样进行相分析和成分测定,从而获得了相应温度下的Ag-Ti二元体系的相平衡关系和共轭平衡成分.特别是针对液相、β(Ti)相和(TiAg)中间相,将实验所得的结果与文献报道的评估数据进行了比较.

高速钢相分析的计算机模拟

阐述了利用相平衡计算对合金进行相分析计算机模拟的依据。对W6Mo5Cr4V2、W10Mo4Cr4V3Al和Mo5Cr4V3种高速工具钢在淬火加热态和退火加热态的组织进行了相分析。其结果表达了这3种钢在上述状态下的相组成及其变化规律。

恒温截面法构制三维相图判误用数点分析法

以相图拓扑学规律为基础，提出了利用系列恒温截面分析相平衡空间结构以及绘制立体相图时的判误数点分析法。以实例说明数点法在相图分析中的应用，并提出了三维相图构造的实用判误方法。

合金钢热加工后组织与性能预测

本文利用计算得到的CCT曲线,计算出工件在不同冷却条件下的组织分布,进而预测对性能的影响。