原位金屬基復合材料擴散動力學與反應熱力學的研究.pdf

1、基于多元合金熔體熱力學活度理論，并結合Darken方程，Onsager互易關系和硬球理論，本文建立了二元和三元液態(tài)合金擴散系數(shù)的預測和計算模型，并進行了驗證。該模型的優(yōu)點在于僅僅依靠合金元素本身的物理參數(shù)即可獲得熱力學因子和自擴散系數(shù)，進一步可以得到幾乎所有二元和三元液態(tài)合金的擴散系數(shù)。 應用上述預測模型分別系統(tǒng)分析了原位自生合成TiB2/Al復合材料和AlN/Mg復合材料的反應熱力學和擴散動力學，并深入討論了合金元素對有效增強

2、相析出機制的影響規(guī)律。 在原位自生TiB2/Al復合材料體系中，結果表明：合金元素如Cu, Fe, Mg, V, Ni, La和Zr抑制Ti的擴散，而合金元素Si則促進了Ti的擴散；合金元素Mg, Si和Cu的添加促進了B原子的擴散，而合金元素Fe, V, Ni, La和Zr抑制了B的擴散。結合TiB2/Al復合材料的熱力學，可以得出以下結論：(1) Si的作用最為特殊，從熱力學上看，Si對TiB2的形成幾乎沒有影響；但從動力學

3、上來看，Si對促進Ti和B的擴散的影響較大。(2) 適量的熱力學促進元素和適量的動力學元素匹配才能形成有效增強相TiB2，即不但要考慮相圖而且要考慮動力學因素才能形成有效增強相TiB2。 在原位自生AlN/Mg復合材料體系中，結合反應熱力學和擴散動力學，可以得出以下結論：合金元素Si, Zn和Cu的添加可以從動力學和熱力學上促進AlN的生成；適量的熱力學促進元素和適量的動力學元素匹配才能形成有效增強相AlN，即不但要考慮相圖而且