稀土鎂合金體系相圖測定和熱力學模擬及應用.pdf

1、鎂合金是最輕的金屬材料之一，被應用在航天航空、汽車和3C電子產品等領域，是熱門的鋁合金替代材料。但是由于普通鎂合金高溫力學性能和抗蠕變性能差，鎂合金的應用受到很多的限制。研究結果表明，添加稀土元素能顯著改善鎂合金高溫性能，這主要是由于鎂元素和稀土元素會形成高溫穩(wěn)定的化合物。所以了解稀土鎂合金相圖以及鎂和稀土元素之間的相互作用關系是非常必要的，這可以為研究者們開發(fā)新的鎂合金提供依據。
　　本論文以多元稀土鎂合金(Mg-La-Nd、M

2、g-Gd-La和Mg-Gd-Mn-Sc)為研究目標，通過實驗測定（擴散偶和合金法）獲得相關溫度的等溫截面圖，并基于收集前人研究結果利用CALPHAD(CALculation of PHAse Diagram)方法獲建立相關體系的熱力學數據庫，最后簡要分析了該數據庫在合金體系中的應用。本工作的主要研究內容如下:
　　(1)通過擴散偶和合金法，測定了Mg-La-Nd三元系500℃相平衡關系。發(fā)現(xiàn)了由于添加Nd而穩(wěn)定的Mg41La5化合

3、物相，以及低溫穩(wěn)定的化合物相Mg2La。測定了Nd在化合物相Mg12La、Mg17La2和Mg2La，以及La在Mg41Nd的固溶度。研究結果顯示MgLa與MgNd，以及Mg3La與Mg3Nd形成連續(xù)固溶體。
　　(2)實測了Mg-Gd-La三元系500℃等溫截面圖;發(fā)現(xiàn)了由于Gd元素添加而穩(wěn)定的Mg41La5化合物相;測定了Gd在化合物相Mg12La、Mg17La2和Mg41La5，以及La在Mg5Gd和Mg2Gd的固溶度。Mg

4、Gd與MgLa，以及Mg3Gd與Mg3La分別形成連續(xù)固溶體Mg(Gd，La)和Mg3(Gd，La)。
　　(3)實測了Mg-Gd-Mn三元系500℃等溫截面圖。結合本實驗數據和已報道的相圖數據，對Mg-Gd-Mn體系進行了熱力學優(yōu)化，獲得了一套描述各相的自由能的熱力學參數，計算的等溫截面圖與實驗測定的基本一致。利用優(yōu)化的熱力學數據庫進行了個案研究。
　　(4)建立了Mg-Gd-Mn-Sc四元熱力學數據庫:通過相圖和相選擇規(guī)