FCC无序合金混合能的第一性原理计算及CALPHAD三元外推模型的比较

通过建立特殊准随机结构(SQS),采用第一性原理VASP程序,分别对fccCo-Ni-X(X=Al,Cr,Re)三元无序合金及其相应子二元合金进行了第一性原理计算。通过Matlab软件,分别采用Muggianu模型、Kohler模型、Toop模型与Chou模型,将SQS计算所得二元系混合能外推得到三元合金的混合能曲线,并与第一性原理计算结果进行比较。结果表明:通过Chou模型外推得到的三元合金的混合能与第一性原理计算值吻合得最好,对于三元系甚至多元系热力学性质的外推,Chou模型能够得到更加合理准确的结果。

LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)解析过程的热力学与动力学研究

研究了LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)解析过程的P-C-T特性。在C值为1,2,3时,其焓变分别为43.272,44.834,45.772 kJ/mol;其熵变分别为113.596,118.415,124.701 J/(mol·K)。利用JMA、Jander和Chou等动力学模型研究LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)的解析过程,获得LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)解析过程的动力学参数。Chou模型拟合结果表明扩散步骤是LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)解析过程的控速步骤。通过JMA模型、Jander模型与Chou模型分别获得LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)解析反应的活化能为32.497,28.317,37.480 kJ/mol。

Al-Mg-Zn三元合金表面张力的估算

运用Butler方程,结合CALPHAD优化后的过剩吉布斯自由能,计算了973 K温度下, Al-Mg, Mg-Zn, Al-Zn二元合金的表面张力.结果表明,在Al熔体中加入金属Mg和Zn,可降低该液态合金的表面张力.在此基础上,利用Chou模型计算了Al-Mg-Zn三元合金的表面张力.结果表明, Al-Mg-Zn三元合金表面张力计算值范围为0.575~0.864 N/m,且随着Mg含量的增加,表面张力减小.对比了二元及三元合金表面张力的计算值与实验值,误差在5%以内.

Al-Mg-Li三元合金表面张力的估算

运用表面张力计算公式Butler方程,与过剩吉布斯自由能结合,计算了973 K温度下Al-Mg, Al-Li和Mg-Li二元体系的表面张力。结果表明,在铝熔体中分别加入金属镁或锂,合金表面张力随其含量增加而降低;在镁熔体中加入金属锂,合金表面张力随锂含量增加而降低。以此为基础,利用Chou模型计算得Al-Mg-Li三元合金的表面张力为0.326~0.851 N/m,随铝或镁含量增加表面张力增大,随锂含量增加表面张力减小。

Ni-Ti-Si三元合金热力学性质及非晶形成范围计算

基于Chou模型计算了在1273 K下Ni-Ti-Si三元合金的形成焓ΔH、过剩熵S^(E)、过剩吉布斯自由能G^(E)、各组元的活度以及8个Ni-Ti-Si三元合金金属间化合物的形成焓。基于Toop模型预测了在1273 K下Ni-Ti-Si三元合金的非晶形成范围。结果表明:Ni-Ti-Si三元合金在x_(Ni)=0.39、x_(Ti)=0.25、x_(Si)=0.36时的ΔH、S^(E)、G^(E)取得最小值,分别为ΔH_(min)=-56.25 kJ/mol、SE_(min)=-6.38 J/mol、GEmin=-48.14 kJ/mol。8个金属间化合物中,金属间化合物τ_(1)的ΔH最负,这说明τ1的相稳定性最高,在凝固时最先析出,然后是τ_(2)、τ_(6)、τ_(8)析出,最后是τ_(3)、τ_(4)、τ_(5)析出;Ni-Ti-Si三元系各组元活度值与理想熔体之间存在非常大的负偏差;Ni-Ti-Si三元合金可以形成非晶,并且非晶形成范围很大,主要位于x_(Ti)=20%~80%和x_(Ni)=15%~90%的成分范围内。本研究计算出的Ni-Ti-Si三元合金的金属间化合物成分范围以及非晶形成范围均与实验结果吻合良好。