鎂合金的熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算研究.pdf

1、鎂合金具有重量輕，高的比強(qiáng)度和比剛度，優(yōu)良的阻尼防震性能和鑄造性能，高的尺寸穩(wěn)定性，良好的機(jī)械加工性能等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在汽車工業(yè)、航空工業(yè)、電子通訊工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用，并取得了很好的效果，但是其合金化理論研究還很薄弱，一些重要的熱力學(xué)數(shù)據(jù)還很缺乏，因此，很有必要對(duì)鎂合金的熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。其中合金的過剩函數(shù)和組元活度及其相互作用系數(shù)是合金熱力學(xué)性質(zhì)研究的一個(gè)重要方面。由于高溫實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性和精確度的不確定性，通過實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定合金系的這些系數(shù)

2、受到了很大限制。所以，運(yùn)用合金的熱力學(xué)性質(zhì)，通過計(jì)算得到合金的這些熱力學(xué)參數(shù)是非常有意義的。 在各種預(yù)測(cè)合金熱力學(xué)性質(zhì)的模型中，Miedema模型和嵌入原子模型是近年來發(fā)展得較為完善的模型。通過計(jì)算比較，選用了對(duì)鎂基合金計(jì)算準(zhǔn)確性較高的Miedema模型，從而，本文運(yùn)用Midema合金生成焓模型系統(tǒng)的研究了Mg與元素周期表ⅡB～ⅤA族中大部分金屬元素構(gòu)成的二元合金液態(tài)和固態(tài)時(shí)的生成焓，進(jìn)而推導(dǎo)了活度計(jì)算公式，計(jì)算了這些合金中溶質(zhì)

3、組元的活度曲線。同時(shí)將Miedema模型和Kohler、Toop、周國(guó)治模型結(jié)合，預(yù)測(cè)了Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-Mn-Sc三元合金中溶質(zhì)組元的極稀溶液活度系數(shù)、活度相互作用系數(shù)和自相互作用系數(shù)。運(yùn)用自由體積模型，計(jì)算了過剩熵，修正了前面推導(dǎo)出的活度計(jì)算式，并用該公式計(jì)算了Mg-Al和Mg-Zn合金溶質(zhì)組元的活度曲線。最后，運(yùn)用差熱分析(DSC)測(cè)量了Mg-Al合金相圖中富鎂端(0~5wt％Al)的固、液相線，從中提取信

4、息估算了合金中Mg的活度，對(duì)前面的計(jì)算值進(jìn)行了驗(yàn)證。 通過研究表明，Miedema合金生成焓模型對(duì)鎂基合金是適用的。在預(yù)測(cè)合金生成焓方面該模型預(yù)測(cè)的生成焓正負(fù)號(hào)與實(shí)驗(yàn)值和相圖信息完全相符，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性也較高，同時(shí)能夠反應(yīng)合金生成焓的變化趨勢(shì)。由該模型導(dǎo)出的活度計(jì)算式預(yù)測(cè)的鎂基二元合金溶質(zhì)組元的活度曲線與實(shí)驗(yàn)值符合較好，而由此結(jié)合Kohler、Toop和周國(guó)治模型預(yù)測(cè)的溶質(zhì)組元的極稀溶液活度系數(shù)、活度相互作用系數(shù)和自相互作用系數(shù)的準(zhǔn)