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二元系形成焓模型研究及其在铝合金热力学计算中的应用

作　者: 王志良
导　师: 周志敏
学　校: 东北大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: Miedema模型形成焓热力学参数铝合金
分类号: TG111.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 83次
引　用: 2次
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内容摘要

二元合金形成焓模型是计算二元合金的热力学参数和预测多元合金的热力学性质的基础,是冶金和材料制备过程以及微观组织演变多尺度组织模拟的基础和关键,对新材料的研制和开发具有实际的应用价值。目前铝合金的热力学性质的研究引起了国内外学者的广泛关注,因为铝合金具有密度小、比强度和比刚度高、耐腐蚀、美观耐用、易成形、可表面处理、可回收再生、可节能储能等一系列优良性能,其应用己普及到国民经济各部门和人们生活各方面,成为人类社会的一种重要的基础材料。本文研究了前人在形成焓计算方面取得的成果,分析了预测形成焓的方法及理论模型。本文通过研究组元体积、电负性、电子密度等因素对二元系合金形成焓的影响,分析Miedema模型存在的问题,提出了改进预测精度的途径。研究发现：Miedema模型是在假设两个合金原子的体积相差不大的情况下建立的,而实际的原子体积差可能较大,因此,可通过修正组元体积差提高其预测精度；Miedema模型中电负性对形成焓的贡献是综合了大多数二元系合金的统计平均影响,与一个具体二元合金的实际值同样存在误差；同时,Wigner-Seitz原子胞边界的电子密度nws的取值同样如此。鉴于Miedema模型在描述合金形成焓方面存在的问题,本文根据实验结果对Miedema模型的预测结果分为有偏和无偏两种情况,同时对于有偏情况又分为偏大和偏小两种情况,通过分析获得组元体积、电负性、电子密度等因素偏差的影响规律,从而建立计算二元合金形成焓的理论模型,其预测结果与实验结果符合较好。本文利用所建立的二元合金形成焓模型预测了二元铝基合金的热力学参数,如过剩熵、自由能、活度等,计算结果与实验结果吻合。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-23
  1.1 二元体系热力学研究的发展概况  9-17
    1.1.1 Van Laar模型  9-10
    1.1.2 Wilson和T-K-Wilson模型  10
    1.1.3 NRTL(non-random two-liquid)模型  10-11
    1.1.4 UNIQUC(universal quasi-chemical)模型  11-12
    1.1.5 幂级数表达式模型  12
    1.1.6 正交级数表达式模型  12-13
    1.1.7 Miedema模型  13-15
    1.1.8 MAEAM理论形成焓模型  15-16
    1.1.9 Miedema模型的应用范围  16-17
  1.2 铝合金热力学的研究  17-21
    1.2.1 铝合金的特点  18
    1.2.2 铝合金体系  18-19
    1.2.3 铝合金分类  19-20
    1.2.4 铝合金的应用  20-21
    1.2.5 铝合金研究的发展趋势  21
  1.3 本课题研究的目的、内容和意义  21-23
第2章二元合金形成焓模型的建立  23-45
  2.1 二元合金形成焓影响因素分析  23-36
    2.1.1 Miedema形成焓模影响因素分析  23-28
    2.1.2 MAEAM形成焓模型影响因素分析  28-34
    2.1.3 形成焓的计算与讨论  34-36
  2.2 二元合金形成焓模型的建立  36-43
    2.2.1 模型的建立  37-40
    2.2.2 两种合金组元的体积差影响的情况  40
    2.2.3 b值的理论分析  40-41
    2.2.4 b值划分判据  41-42
    2.2.5 b值计算  42-43
  2.3 小结  43-45
第3章二元铝合金热力学参数的计算  45-63
  3.1 形成焓的计算  45-48
    3.1.1 二元铝合金形成焓的计算  45-47
    3.1.2 分析与讨论  47-48
  3.2 过剩熵的计算  48-55
    3.2.1 模型的建立  49-52
    3.2.2 二元铝合金过剩熵的计算  52-54
    3.2.3 分析与讨论  54-55
  3.3 过剩自由能的计算  55-58
    3.3.1 过剩自由能模型的建立  55
    3.3.2 二元铝合金过剩自由能的计算  55-57
    3.3.3 分析与讨论  57-58
  3.4 合金中溶质组元活度的计算  58-62
    3.4.1 模型的建立  58-59
    3.4.2 根据实验值计算组元的活度  59-60
    3.4.3 二元铝合金溶质组元活度的计算  60-61
    3.4.4 分析与讨论  61-62
  3.5 小结  62-63
第4章结论  63-65
参考文献  65-69
致谢  69

二元系形成焓模型研究及其在铝合金热力学计算中的应用

内容摘要

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