Al-Zn-Mg-Si體系的相圖熱力學優(yōu)化及其應用.pdf

1、本研究通過實驗和相圖熱力學優(yōu)化獲得了一套自洽的Al-Zn-Mg-Si熱力學參數(shù)，并運用相圖計算和凝固模擬進行高鋁含量鍍層合金的成分設計。 首先通過真空感應熔煉法制備了成分為17％Al-74.5％Zn-8.5％Mg的Al-Zn-Mg系合金以及五個Zn含量在57-67％變化的15％Al-Zn-Mg-6％Si系合金。平衡處理45天后，采用X射線衍射分析(XRD)、光學顯微鏡(OM)、電子顯微鏡和能譜分析儀(SEM-EDS)分別研究了以

2、上合金鑄態(tài)樣和573K平衡態(tài)試樣的相結(jié)構(gòu)和組織形貌，并利用差示掃描熱分析(DSC)測定了Al-Zn-Mg-Si四元合金的液固相轉(zhuǎn)變溫度，以此預測了合金的凝固過程并確定該體系正確的相關(guān)系，從而保證了評估所得Al-Zn-Mg-Si系熱力學參數(shù)的可靠性。研究表明，該體系中沒有檢測到四元化合物的存在。XRD和SEM-EDS對合金573K平衡態(tài)的檢測結(jié)果一致，15％Al-62％Zn-17％Mg-6％Si、15％Al-64.5％Zn-14.5％Mg

3、-6％Si和15％Al-60％Zn-19％Mg-6％Si合金處于(Al)+(Si)+MgZn2+Mg2Si四相區(qū)，15％Al-67％Zn-12％Mg-6％Si合金處于(Al)+(Si)+MgZn2三相區(qū)，15％Al-57％Zn-22％Mg-6％Si合金處于(Al)+MgZn2+MgzSi三相區(qū)。 利用驗證后的Mg-Si二元系，對Al-Mg-Si體系和Mg-Zn-Si體系進行相圖熱力學優(yōu)化計算，評估得到的熱力學參數(shù)與實驗數(shù)據(jù)有良好

4、的自洽性；由三元體系外推得到的Al-Zn-Mg-Si四元系的計算值與實驗數(shù)據(jù)自洽性良好，驗證了現(xiàn)有Al-Zn-Mg-Si四元系熱力學參數(shù)的可靠性。 將Al-Zn-Mg-Si相圖熱力學計算運用于鍍層合金的設計，計算結(jié)果與文獻實驗數(shù)據(jù)相吻合，均發(fā)現(xiàn)當Al/Zn=1.2-1.3，Mg和Si含量約在10％左右鍍層合金性能最為理想。證實了所建立的熱力學數(shù)據(jù)庫的可靠性及CALPHAD技術(shù)運用于鍍層合金鍍層研究的可行性。通過相圖計算，預測出幾