Au-Ag-Al系相图的热力学优化和计算

使用计算相图方法(CALPHAD)计算Au-Ag-Al的三元相图时,三个边际二元相图(Au-Al,Au-Ag,Ag-Al)的准确性对三元相图的计算有很大的影响,目前Au-Al边际二元相图存在着一定的矛盾。在综合评估Au-Al体系实验数据的基础上,优化和计算了Au-Al合金体系的平衡相图,使用置换式溶体溶液模型描述Au-Al体系中液相、Bcc和Fcc相的吉布斯自由能,分别用亚点阵模型(Al)(Au)_(4)、(Al)_(3)(Au)_(8)、(Al)(Au)_(2)、(Al)(Au)和(Al,Au)_(2)(Al,Au)描述AlAu_(4)、Al_(3)Au_(8)、AlAu_(2)、AlAu和Al_(2)Au相,通过Pandat软件优化得到一组各相的热力学参数,计算得到的Au-Al相图与实验数据和热力学数据相吻合。结合Au-Ag和Ag-Al的热力学参数,计算了Au-Ag-Al液相面投影图和等温截面图,液相面投影图显示该三元系存在8个四相平衡反应,对Au-Ag-Al合金的研究具有指导意义。

镍基粉末高温合金的热力学相图计算

相图计算可以为多元合金热处理工艺的制定提供重要的参考依据。利用Thermo-Calc软件对三种不同Al、Ti含量的镍基粉末高温合金进行了相图计算,得出三种合金在400~1400℃下平衡相的类型、组成和存在温度范围。研究了不同Al、Ti元素含量对合金相组成的影响规律,结果表明Al、Ti含量的增加会抑制μ相的析出,使μ相的析出温度降低,但会促进σ相的析出,提高σ相的析出温度。

基于CALPHAD的高温高压相图建模

高温高压相图在物理化学、矿物学、地球科学和极端条件下的材料科学中都具有重要的地位和应用价值,相图计算方法(alculation of phase diagram,CALPHAD)是建立温度-压强热力学相图和热力学数据库的主要方法,可以计算材料体系的相平衡、组成相的相分数和相成分、热力学性质,一定程度上解决单一实验建立高温高压相图的困难。本文对基于CALPHAD的高温高压相图建模方法进行了详细介绍,并总结其当前面临的问题和下一步研究方向,为极端条件下材料设计和性能评估奠定基础。

适用于送端系统电压稳定分析的换相失败期间直流过电流解析计算与分析方法

换相失败期间直流电流大幅上升,引发大量无功消耗,对设备安全及送端电压稳定造成威胁。当前对换相失败期间过电流问题关注不足,该文提出适用于送端系统电压稳定分析的换相失败过电流机电暂态模型,从快速计算、影响因素等角度展开分析。首先,该文指出低压限流测量环节在定量计算时不可忽略;其次,推导换流母线电压与直流电流的近似线性关系,进一步结合奇异摄动建立分析过电流的代数解耦二阶模型。基于梯形积分法则,该文提出过电流峰值快速估算方法,结合相图分析控制参数与电网结构对过电流和送端电压的影响。最后,该文初步探究换相失败过电流可能引发的送端电压无解失稳问题,分析结果与快速估算方法经算例分析得到验证。

氯化钾浮选尾盐溶矿回收钾相图分析及工艺研究

通过对冷分解—正浮选工艺生产氯化钾排出尾盐的研究,针对不同氯化钾含量的尾盐,利用水盐相图进行尾盐分解最佳需水量的确定,并对尾盐分解液蒸发分析,对在相图中处于钾石盐结晶区的尾盐分解液进行兑卤研究,确定最佳兑卤比例,兑卤完成液经盐田摊晒可得到生产氯化钾所需光卤石,提高钾资源利用率,为企业创造可观的经济效益。

无铅锡基钎料合金设计和合金相图及其计算

阐述了无铅钎料合金设计的原则,讨论了合金相图及其计算在无铅锡基钎料合金设计中的作用。利用相图计算技术筛选了可能代替Pb Sn共晶钎料合金的Sn Zn In三元(x(Zn)<0.11,x(In)=0.10～0.14)和Sn Zn In Ag四元(x(Sn)=0.800,x(In)=0.090,x(Zn)=0.075,x(Ag)<0.049)无铅锡基钎料合金。初步讨论了用相图计算技术在富Sn四元Sn Zn In Ag无铅钎料合金基础上,添加Bi,Sb等低熔点金属和微量Ce,La等稀土元素以降低贵金属In和Ag的含量,进一步提高无铅锡基多元合金钎料的综合性能和性能价格比。

第一性原理计算在相图计算中的应用研究进展

相图计算(Calculation of Phase Diagram,CALPHAD)是冶金、化工、材料设计等各个领域的重要研究工具,随着传统材料体系的研究深入和新材料体系的不断被发现,相关的相图和热力学实验数据愈显匮乏.基于电子层面的第一性原理计算(First-principles Calculations),可以从体系基态性质出发,研究亚稳相、金属间化合物的结构、合金的稳定性,促进CALPHAD的发展.文中关注了近年来第一性原理计算在CALPHAD技术当中的应用研究进展,从计算化合物的能量性质,相图,动力学性质等方面进行系统阐述.

铸造Fe-Cr-B-Al合金相图计算及实验验证

利用相图计算软件Thermo-Calc计算并绘制了不同Al含量的Fe-10%Cr-B-x Al-C五元体系的垂直截面图,900℃平衡状态下组织中各相随Al含量的定量变化趋势图以及Fe-10%Cr-1.5%B-2%Al-0.3%C合金的平衡凝固过程图。选取了Fe-10%Cr-1.5%B-2%Al-0.3%C、Fe-10%Cr-1.5%B-4%Al-0.3%C两个成分的合金进行实验研究。利用DSC对合金的相变温度点进行检测,利用SEM-EDS、光学显微镜及XRD对不同相区的组织组成进行分析。结果表明:计算相图与实验测定结果无论是在相成分还是在相变温度上基本吻合,这也证明了Thermo-Calc计算软件中关于Fe-Cr-B-Al合金的热力学数据比较可靠,可以用来指导合金的成分及热处理工艺的设计。

相图计算及其应用

综述相图计算方法的发展现状、相图热力学计算常用的相描述模型及常用的热力学计算软件,并以Cu–Fe–Mn和Fe–Mn–Ni体系为例重点介绍相图热力学计算在材料设计及制备中的应用。

新型Mg-Gd-Y合金富镁角的相图计算及实验测定

用相图计算软件Pandat计算了Mg-Gd-Y合金的液相面投影图、室温(25℃)的等温截面图、Mg-xGd-2Y和Mg-xGd-7Y合金系的垂直截面图,并选取了Mg-5Gd-2Y和Mg-1Gd-7Y两种合金,通过相图计算与实验验证相结合的方法对合金的相平衡及凝固过程进行了研究。用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及示差扫描量热仪对该合金的室温平衡相组成及凝固过程的相变温度点进行了验证。结果表明,相平衡热力学计算结果与实验结果吻合,Mg-5Gd-2Y合金的凝固顺序为L—L+α-Mg—α-Mg+Mg5Gd—α-Mg+Mg24Y5+Mg5Gd;Mg-1Gd-7Y合金的凝固顺序为L—L+α-Mg—α-Mg+Mg24Y5—α-Mg+Mg24Y5+Mg5Gd,两合金的室温平衡组织均为α-Mg+Mg24Y5+Mg5Gd。

相图热力学计算在新型钴基高温合金设计中的应用

利用CALPHAD方法建立了Co-Ni-Al-W-Cr新型钴基高温合金热力学数据库,阐述了相图热力学在指导合金设计中的作用,并应用该数据库预测了Co-Ni-W-Cr四元系合金和Co-Ni-Al-W-Cr五元系合金的相平衡关系,分析了Ni含量对Co-Al-W基高温合金γ/γ'相平衡的影响,进一步证明热力学数据库将为开发新型钴基高温合金提供理论支撑.

相图计算耦合显微偏析数值模拟的宏/微观数值方法

论述了在显微偏析数值模拟研究中宏/微观模型的耦合数值方法和显微偏析模型与相图计算耦合的数值方法。宏/微观模型以潜热的处理为纽带,采用先进的迭代方法进行耦合;与相图的耦合是把与有关相图信息数据通过插值方法读入程序。这些方法为进行显微偏析数值模拟的研究提供了基础。

相图计算在Mg-9Gd-3Y-0.6Zn-0.5Zr新型变形镁合金热处理工艺设计中的应用

本文以相图热力学计算为基础,计算了Mg-9Gd-3Y-0.6Zn-0.5Zr新型合金的垂直截面图,并结合扎克哈罗夫经验公式和合金的DSC曲线分析设计了该合金的热处理工艺,并用CMT5105A型电子万能试验机和显微硬度仪测试了该合金的力学性能。结果表明:在计算所得的Mg-9Gd-3Y-0.6Zn-0.5Zr相图指导下制定的热处理工艺是正确的;挤压态Mg-9Gd-3Y-0.6Zn-0.5Zr合金的最佳热处理工艺为:200℃时效63 h,抗拉强度σb为=430 MPa,比挤压态提高了30.9%。

基于五元相图计算的结渣倾向预测方法

本文利用化学热力学模型和相图计算的最新进展，首次采用ＣａＯ－ＦｅＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＭｇＯ五元物系的相图计算方法来预测煤灰的熔融特性及在软化温度下的矿物质组成，结果表明煤灰中随着ＣａＯ添加量的增大，灰熔点失降低后上升，并存在一个最小值，这是由于低温共熔物形成引起的，预测结果与ＸＲＤ实验结果进行比较，有相同的趋势。

聚醚砜四元制膜液体系的相图计算

以Ｆｌｏｒｙ－Ｈｕｇｇｉｎｓ理论为基础，对ＰＥＳ－ＰＧ－ＮＭＰ－Ｈ２Ｏ（聚醚砜－丙二醇－Ｎ－甲基－２－吡咯烷酮－水）四元制膜液体系的相图进行了计算．利用三元相图考察Ｈ２Ｏ和ＰＧ对液－液相分离的影响．在三元理论的基础上提出了低分子量添加剂的四元改性Ｆｌｏｒｙ－Ｈｕｇｇｉｎｓ理论，并提出了一种获得四元相图的方法．利用四元相图能较好地描述四元体系，利用改性的四元理论。

相图计算的研究进展

相图计算已经成为材料设计、冶金和化工等过程模拟的重要工具,越来越受到人们的重视。概述了相图计算(CALPHAD)的发展现状,重点强调了相图计算中描述有序相的模型、量子力学第一性原理与相图计算方法的结合和热力学与动力学的结合,并简要预测了今后相图计算的发展方向。

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.

氧化物系相图若干特征的计算机预报研究

用人工神经网络和化学键参数相结合，总结算化物系相图的规律。据此可判断这类相图的中间化合物的化学配比是同分熔化还是异分熔化，并能对中间化合物的熔点或分解温度作粗略估计，估算结果与实验符合较好。本文还从结构化学角度探讨了这些经验规律的实质。

Na^+,K^+∥Cl^-,SO_4^(2-),CO_3^(2-)—H_2O五元体系25℃介稳相图的理论计算

本文建立在Pitzer电解质溶液理论的基础上,分别由Gibbs生成自由能和平均溶度积计算了Na^+,K^+,//Cl^-,SO_4^(2-),CO_3^(2-)-H_2O五元体系介稳相图。计算结果表明,前者偏离实验值,而后者与实验测定的介稳相图相吻合。由直线规则计算了内蒙古哈同察汗淖碱湖卤水的等温蒸发路线,结果令人满意。

热力学相图计算技术在闪速燃烧合成氮化硅铁中的应用

将热力学相图计算技术应用于Si-Fe-O-N体系,以评估由FeSi75粉闪速燃烧合成氮化硅铁的条件和目标产物。结果表明:将闪速燃烧温度控制在1200～1500℃之间较为适宜,此时平衡态产物中除主要含有Si3N4以外,还有一定量的Fe与Si间化合物和少量稳定的SiO2存在。此计算结果与实际试验结果吻合良好。