基于CALPHAD和有效介質(zhì)理論的熱膨脹系數(shù)計算.pdf

1、材料的熱膨脹系數(shù)是一項重要的熱物理量，當(dāng)材料使用時所處的溫度環(huán)境變化劇烈時，需要對材料的熱膨脹系數(shù)給予重視。材料的熱膨脹系數(shù)受晶格結(jié)構(gòu)，顯微結(jié)構(gòu)等尺度因素的影響，但是目前已有的多種熱膨脹模型，分散在各個尺度下，缺少多尺度的集成計算。因此，十分需要建立多尺度計算模型對材料的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行集成計算。本研究基于計算相圖方法，以及有效介質(zhì)理論，開展了材料熱膨脹系數(shù)的多尺度計算，具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)基于計算相圖(CALPHAD)方

2、法，構(gòu)建了二元及三元合金溶體相的熱膨脹系數(shù)計算模型，提出了一種簡單的處理合金磁性轉(zhuǎn)變的物理模型。
　　(2)結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，采用建立的溶體相線膨脹系數(shù)的CALPHAD理論模型，對FCC結(jié)構(gòu)的二元合金Fe-Ni熱膨脹系數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化計算。根據(jù)三元FCCFe-Ni-Cr固溶體的實驗數(shù)據(jù)，對Fe-Ni-Cr三元系中固溶體相在不同成分、不同溫度下的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化計算。
　　(3)開發(fā)了求解非線性方程組的擬牛頓法求解器，將該求解器用

3、于等效磁路的非線性基爾霍夫方程組的計算，為今后求解相平衡提供了基礎(chǔ)。
　　(4)基于有效介質(zhì)理論，通過調(diào)用LabVIEW語言編寫的計算模塊，對石墨烯/環(huán)氧樹脂體系和γ/γ' Ni-Al合金的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行了計算，研究了石墨烯體積含量、長徑比以及取向分布對復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的影響以及γ'相溶解對Ni-Al合金熱膨脹系數(shù)的影響。
　　本論文建立了熱膨脹系數(shù)的CALPHAD理論模型，對Ni-Fe-Cr中的二元系，三元系的熱膨脹系數(shù)