Mg-Gd-Y系多元合金相圖的評(píng)估和優(yōu)化.pdf

1、鎂合金具有密度低，比強(qiáng)度和比剛度高，比彈性模量大，消震性好等優(yōu)點(diǎn)，因而在現(xiàn)代電子工業(yè)以及航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。然而，鎂合金的研發(fā)基本上是沿用嘗試法（Trial and Error）模式，耗時(shí)長(zhǎng)、成本高。相圖在材料的研發(fā)中，具有重要的作用，可指導(dǎo)合金成分的設(shè)計(jì)、熱處理工藝的制定。利用CALPHAD技術(shù)，可以使用計(jì)算機(jī)軟件與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合計(jì)算相圖，使材料設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)向科學(xué)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。但是現(xiàn)有軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)存在一定的局限性，如JMatP

2、ro相圖計(jì)算軟件針對(duì)鎂合金的機(jī)械性能模擬模塊太少;Pandat相圖計(jì)算軟件鎂合金的數(shù)據(jù)庫(kù)中，Gd的范圍為0-1％wt，Y的范圍為0-1％wt。當(dāng)鎂合金中Gd，Y含量超過(guò)1％wt時(shí)，計(jì)算相圖與實(shí)驗(yàn)相圖可能出現(xiàn)較大的不吻合區(qū)域。因此，為了能夠比較準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)合金的成分及其微觀組織，首先必須先建立相對(duì)的熱力學(xué)模型，優(yōu)化熱力學(xué)模型中的熱力學(xué)參數(shù)，更新數(shù)據(jù)庫(kù)。
　　本文對(duì)Mg-Gd和Gd-Y二元系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，并采用Pandat軟件中的

3、PanOptimization模塊，對(duì)相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)已有文獻(xiàn)報(bào)道自洽的Mg-Y的二元系熱力學(xué)參數(shù)，合理外推并優(yōu)化了Mg-Gd-Y三元體系，得到以下主要結(jié)論:
　　1)通過(guò)Pandat軟件中的PanOptimization模塊優(yōu)化了Mg-Gd二元系中的熱力學(xué)參數(shù)，獲得了優(yōu)化的Mg-Gd合金相圖。優(yōu)化后的相圖，在零變量反應(yīng)L→(Mg)+ Mg5Gd處的相轉(zhuǎn)變溫度為548℃，Gd在Mg中的最大固溶度為4.6％(at)Gd

4、，這與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)548±2℃，4.53％(at)Gd比較吻合，由此，對(duì)Mg-Gd合金熱力學(xué)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了更新。
　　2)通過(guò)Pandat軟件中的PanOptimization模塊優(yōu)化了Gd-Y二元系中的熱力學(xué)參數(shù)，獲得了優(yōu)化的Gd-Y相圖。優(yōu)化后的相圖，與實(shí)驗(yàn)相圖非常吻合。
　　3)利用優(yōu)化后的Mg-Gd和Gd-Y二元熱力學(xué)參數(shù)，結(jié)合文獻(xiàn)中Mg-Y的二元系參數(shù)，獲得了優(yōu)化后的Mg-Gd-Y三元系熱力學(xué)參數(shù)，并用其計(jì)算了Mg