微量鉺鈧在Al-Mg合金中形成相的熱力學(xué)計算研究.pdf

1、本文采用Miedema模型計算、MTDATA熱力學(xué)計算平臺技術(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)庫并結(jié)合實驗研究數(shù)據(jù)，分析討論了Al-Er系合金在不同組成及溫度下，各組元的活度和相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì)；研究了添加微量稀土元素Er和Sc的Al-Mg系合金的相形成規(guī)律以及元素Sc和Er在合金中的作用機制；深入分析探討了元素Sc、Zr及Er、Zr的復(fù)合對Al-Mg合金相組成的影響及其在合金中的存在形式，并從熱力學(xué)計算的角度闡述了復(fù)合相Al3(ScxZr1-x)的形成機理。

2、 根據(jù)熱力學(xué)的基本原則，在Miedema模型的基礎(chǔ)上確定了計算體系的條件和參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上用C語言進行程序編制，再詳細計算了Al-Er系合金在不同組成(0.01～0.25(摩爾分?jǐn)?shù))Er)及溫度(500～1000K)下，各組元的活度和相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì)，確定Al3Er的生成焓為-37KJ/mol。結(jié)合相關(guān)的透射電鏡試驗，說明了Al-Er合金中Al3Er相的存在。 利用Miedema模型和MTDATA計算分析平臺及相關(guān)數(shù)據(jù)庫，

3、進一步研究分別添加微量稀土元素Er和Sc的Al-Mg合金。計算分析表明在合金中，微量稀土元素Sc在合金中以Al3Sc(生成焓為-35.11KJ/mol)的形式存在，元素Sc并沒有與Mg元素之間形成金屬間化合物，也沒有出現(xiàn)Al、Mg和Sc元素間的三元金屬化合物，存在的熱力學(xué)平衡相有Al基體相、Al3Sc相以及Al、Mg元素間的金屬間化合物Al3Mg2。在Al-Mg-Er合金中，微量稀土元素Er不與元素Mg結(jié)合形成二元化合物，而只與Al元素

4、結(jié)合，以Al3Er相的形式存在，熱力學(xué)平衡相有Al基體相、Al3Er相以及Al、Mg元素間的金屬間化合物Al3Mg2；這與Al-5Mg-(0.1％～0.7％)Er合金的XRD、TEM結(jié)果相一致。 利用MTDATA對Al-Mg-Sc合金和Al-Mg-Sc-Zr合金進行計算分析及初步的合金設(shè)計；計算分析表明Al3Sc具有好的高溫?zé)崃W(xué)穩(wěn)定性，一直到900K左右時才開始出現(xiàn)緩慢熔化，相含量計算顯示可通過調(diào)節(jié)稀土Sc的量來控制Al3Sc

5、在鋁鎂合金中的含量。 從熱力學(xué)計算分析的角度提出復(fù)合相Al3(ScxZr1-x)的形成機制即元素Sc、Zr是在與基體元素Al結(jié)合生成金屬間化合物Al3Sc和Al3Zr之后，再進一步形成復(fù)合相Al3(ScxZr1-x)，并且Al3Sc和Al3Zr都可作為復(fù)合粒子的形核核心，該機制可以更合理地解釋現(xiàn)有的實驗結(jié)果。類比分析認(rèn)為Al-Mg合金中的Al3Er和Al3Zr也可能具有與之類似形成復(fù)合相。 利用MTDATA熱力學(xué)計算平臺