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

1、材料的熱膨脹系數(shù)是一項(xiàng)重要的熱物理量，當(dāng)材料使用時(shí)所處的溫度環(huán)境變化劇烈時(shí)，需要對(duì)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(gè)尺度下，缺少多尺度的集成計(jì)算。因此，十分需要建立多尺度計(jì)算模型對(duì)材料的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行集成計(jì)算。本研究基于計(jì)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(jì)算，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)基于計(jì)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(jì)算模型，提出了一種簡(jiǎn)單的處理合金磁性轉(zhuǎn)變的物理模型。
　　(2)結(jié)合實(shí)驗(yàn)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(duì)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(jì)算。根據(jù)三元FCCFe-Ni-Cr固溶體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)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(jì)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(jì)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(jì)算模塊，對(duì)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(jì)算，研究了石墨烯體積含量、長(zhǎng)徑比以及取向分布對(duì)復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的影響以及γ'相溶解對(duì)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(duì)Ni-Fe-Cr中的二元系，三元系的熱膨脹系數(shù)