收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Al-Ce-Mn-Ni体系相平衡与非晶形成能力研究

唐成颖  
【摘要】: Al基非晶因为具有高强度、高耐蚀性、低密度等优异性能及在航空航天中的潜在应用,在国际材料界及工业界引起了广泛关注。非晶形成能力研究,特别是用热力学方法预测非晶合金的形成能力是非晶研究的重要方向之一。用热力学方法预测非晶合金形成能力的关键是要有可靠的相图和热力学信息。作为国家自然科学基金项目《Al-Ce-Mn-Ni体系相图与非晶准晶形成关系研究》(50571114)的主要部分,本论文通过实验测定和相图计算CALPHAD(CALculation ofPHAse Diagram)技术、结合第一原理方法计算化合物生成焓,对Al-Ce-Mn-Ni体系中Ce-Mn二元系、Al-Ce-Mn三元系和Al-Ce-Ni三元系的相关系进行了系统研究。在此基础上,对Al-Ce-Ni体系的非晶形成能力与热力学的关系进行了研究。本论文主要研究成果如下: (1)用XRD、SEM/EDX方法准确测定了Al-Ce-Mn-Ni体系中Ce-Mn二元相图。在此基础上结合DTA实验测定零变量反应温度和液相温度,用CALPHAD方法首次对Ce-Mn体系进行热力学优化计算,获得了一套描述Ce-Mn体系的热力学参数。获得的参数成功用于Al-Ce-Mn体系的热力学优化。 (2)用XRD、SEM/EDX和EPMA技术结合物相晶格常数分析,对既能形成非晶又能形成准晶的Al-Ce-Mn体系500和600℃的相关系进行了系统的实验研究。实验证实500和600℃都存在化合物τ_1(Al_(10)CeMn_2)。实验构筑了Al-Ce-Mn体系500和600℃的等温截面。根据实验结果,对Al-Ce-Mn体系富Al端进行了热力学优化,获得了一套描述该体系的热力学参数。 (3)用XRD和SEM/EDX技术结合X-射线晶格常数分析,对Al-Ce-TM(TM-过渡金属)体系中具有强非晶形成范围的Al-Ce-Ni体系中的三元化合物和500℃和800℃的相平衡进行了系统的实验研究。实验首次确定了化合物τ_7(Al_7CeNi_2)的晶体结构和成分。实验发现三个新的三元化合物:500℃时存在化合物τ_3(Al_(35)Ce_(16.5)Ni_(48.5));800℃时存在化合物τ_(11)(Al_(59.8)Ce_(12.1)Ni_(28.1))和τ_(12)(Al_(40.3)Ce_(30.4)Ni_(29.3))。实验初步确定τ_(12)的晶体结构为正交结构。在此基础上构筑了Al-Ce-Ni体系500℃和800℃等温截面。基于可靠的Al-Ce-Ni二元系参数,利用热力学外推计算方法对富Ni端存在液相的原因进行了热力学分析和实验验证。热力学计算表明:富Ni端Al含量大于1 at.%时,800℃将出现液相。XRD、SEM/EDX和DTA实验验证了热力学计算的结果,修正了文献中的错误,进一步说明本工作实测相图的准确性。综合运用实验、第一原理计算和CALPHAD方法首次对Al-Ce-Ni体系富Al端进行了热力学优化,优化得到了一套自洽的描述Al-Ce-Ni体系富Al端的热力学参数。通过CALPHAD方法优化得到的化合物生成焓与实验测定及第一原理方法计算的生成焓很好的一致。用优化的参数计算的Al-Ce-Ni体系相图与实测相图很好的一致。计算的垂直截面及零变量反应与DTA实验结果也很好的吻合。 (4)根据热力学优化结果,研究了Al-Ce-Ni合金的非晶形成能力与Al-Ce-Ni体系相图的关系。研究表明Al-Ce-Ni体系容易形成非晶的合金成分远离共晶区域,即Al-Ce-Ni非晶的形成不存在深共晶的概念。研究发现Al-Ce-Ni组元间负的液相混合焓是影响Al-Ce-Ni非晶形成的一个重要因素。容易形成非晶的Al-Ce-Ni合金的液相混合焓在(-15至-49kJ/mol)之间。负的液相混合焓提高了过冷液相的稳定性。高溶质含量的Al基Al-Ce-Ni合金增强了形成化学短程有序的趋势,提高了原子堆垛效率及过冷液体的流动性,从而更容易形成非晶。共晶成分的合金由于不太负的液相混合焓(-8kJ/mol)难以形成非晶。熔体旋淬制备Al-Ce-Ni非晶合金实验研究结果表明Al-Ce-Ni合金的非晶形成能力与液相混合焓不成正比。对过冷液相中各晶体相析出的驱动力计算结果表明:过冷液相中各晶体相驱动力小的合金的非晶形成能力强。因此,我们得到:合金组元间有较负的混合焓(≤-15kJ/mol)和各晶体相驱动力最小可以作为判断Al基非晶合金非晶形成能力的两个判据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 徐慧;马凯英;张荣芬;李绪诚;丁召;邓朝勇;;BaO-MgO二元系相图优化计算研究[J];金属热处理;2011年04期
2 何鸣鸿,邱竹贤,包宏;用CIS理论估算三元熔盐相图[J];东北大学学报(自然科学版);1988年01期
3 徐桂英,来志红,李干佐,刘木辛,毛宏志,李方;聚丙烯酰胺对AS-C_4H_9OH-H_2O体系相图的影响[J];日用化学工业;1994年05期
4 唐波,钦佩,柳妙修,张未名,陈念贻;人工神经网络在熔盐相图中间相预报中的应用[J];金属学报;1994年13期
5 陈国平;用Excel绘制挥发性双液系相图[J];黄山学院学报;2004年03期
6 张继红;胡娟;姚永香;高天铱;杨萍;;HoCl_3-NaCl二元系的热力学优化计算(英文)[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2008年04期
7 张晶;;工程材料教学中的几点思考[J];镇江高专学报;2009年04期
8 李文超,折宽伟;二元平衡相图热力学分析方法的推广与应用[J];稀有金属;1988年05期
9 郑伟涛,余瑞璜,张瑞林;Cu-Au二元合金有序—无序相平衡研究[J];科学通报;1992年02期
10 龚方岳,Goldstein JI;Fe-Ni-C相图的550,450℃等温截面[J];金属学报;1992年06期
11 周怀营,庄应烘,顾正飞;R-(Cu,Ni)二元和三元体系相图及相形成规律[J];广西大学学报(自然科学版);1994年01期
12 沈华民;等压相图在尿素工艺技术改造中的应用[J];化肥工业;1995年05期
13 杨冠军,郝士明;Ti-Ni-Nb三元系相图700℃等温截面[J];中国有色金属学报;1996年01期
14 蔡颖;纯碱生产中碳酸化过程的相图分析[J];包头钢铁学院学报;1996年01期
15 刘立斌,刘华山,金展鹏;Bi系高温超导氧化物相图研究进展[J];粉末冶金材料科学与工程;1996年02期
16 张卫,万永中,王季陶;低压下用CO+H_2气体制备人造金刚石的相图计算[J];无机材料学报;1997年03期
17 苑庆忠,张德强,马德茹;海水体系共饱溶液密度的计算及相图表示[J];海湖盐与化工;1999年06期
18 何纯孝,罗雁波,李亚楠,李关芳;贵金属二元合金相图研究的新进展和展望[J];贵金属;2001年02期
19 赵晓梅;;用集团变分法计算合金相图[J];唐山师范学院学报;2009年02期
20 郑于炼;湿法冶金相图及组份分布图[J];湿法冶金;1986年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王鑫铭;苏旭平;尹付成;;Dy-Sn体系的热力学优化[A];第十二届全国相图学术会议论文集[C];2004年
2 熊伟;杜勇;刘咏;黄伯云;徐洪辉;;Mo-Nb-Ta三元相图的热力学优化[A];第十二届全国相图学术会议论文集[C];2004年
3 熊伟;杜勇;J.C.Schuster;黄伯云;刘咏;徐洪辉;;Ce-Ni二元体系的热力学修正描述[A];第十二届全国相图学术会议论文集[C];2004年
4 董凌燕;陈登福;汪传均;白晨光;;Al_2O_3-SiO_2-TiO_2三元相图的数字化[A];2004年全国冶金物理化学学术会议专辑[C];2004年
5 傅晓亮;李长荣;李梅;张维敬;;Ag-Ti二元系局部相平衡研究[A];第十二届全国相图学术会议论文集[C];2004年
6 王季陶;万永中;刘志杰;张卫;;非平衡定态相图及其计算原理——激活低压金刚石气相生长热力学[A];第九届全国相图学术会议论文集[C];1997年
7 刘志杰;张卫;万永中;王季陶;;氧原子在化学气相淀积金刚石过程中的作用[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
8 张国杰;邱枫;张红东;杨玉良;;自洽场理论Fourier空间新解法[A];中国化学会第27届学术年会第07分会场摘要集[C];2010年
9 张宇奇;杜勇;;物理气相沉积过程的亚稳相的热力学预测[A];第十二届全国相图学术会议论文集[C];2004年
10 林郭强;孙志辉;蔡格梅;徐小洁;曾令民;;M(M=Fe,Ni,Co,Cr)-Pb-Sb三元系合金相图[A];第十二届全国相图学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 唐成颖;Al-Ce-Mn-Ni体系相平衡与非晶形成能力研究[D];中南大学;2008年
2 马海健;元素添加对铁基非晶非晶形成能力、晶化及性能的影响[D];山东大学;2011年
3 龚伟平;BaO-SrO-TiO_2-ZrO_2赝四元系热力学优化与计算及性能研究[D];中南大学;2002年
4 郑公平;光格子中的BEC及铁磁膜中的畴壁和畴结构[D];山西大学;2005年
5 李桂华;Al-TM-RE基非晶合金的非晶形成能力、晶化及其性能的研究[D];山东大学;2010年
6 万强;相图边界理论的研究与应用[D];吉林大学;2006年
7 景勤;多组元大块非晶合金研制及其空间搭载实验方案设计[D];燕山大学;2004年
8 夏雷;Nd-Al-Fe-Co大块非晶的非晶形成能力、磁性和显微结构研究[D];上海大学;2004年
9 迟宝全;合金非晶形成能力的研究[D];吉林大学;2006年
10 杨春成;纳米晶体的尺寸和压力效应[D];吉林大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周甫方;固相线下Ce-Co-Al三元体系相关系及Ce_2Co_(15-x)Al_(2+x)化合物晶体结构和磁性研究[D];汕头大学;2005年
2 胡晶;硫酸钙制取硫酸钾相图及应用研究[D];合肥工业大学;2006年
3 张修兴;分形晶格上量子自旋系统相变问题的研究[D];曲阜师范大学;2006年
4 魏贤华;一种关于水盐体系固液平衡相图预测的新方法[D];成都理工大学;2002年
5 李先铭;复杂网络演化过程中相变问题的研究[D];曲阜师范大学;2006年
6 熊耀志;Gd-Sb-Ti三元系合金相图500℃等温截面的测定[D];广西大学;2007年
7 崔雪鸿;Gd-Fe-Sb三元系合金相图773K等温截面[D];广西大学;2007年
8 姜文正;偶极流体的相变理论[D];中国石油大学;2007年
9 高中扬;分形晶格上量子反铁磁Heisenberg系统相变的研究[D];曲阜师范大学;2008年
10 张保敏;钙钛矿结构锰氧化物基态特性研究[D];山东大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 王绯;“掌上书房”亮相图博会[N];科技日报;2000年
2 姚学文 刘泽民;金展鹏:“金氏相图测定法”的创立者[N];湖南经济报;2006年
3 薛文东 邓乐锐;新型耐火材料——镁阿隆(MgAION)材料(一)[N];世界金属导报;2007年
4 钟海波;变文之“变”[N];光明日报;2003年
5 刘云鹏 牛揆;王相图画 太行之魂[N];安阳日报;2007年
6 徐向其 贺耀堂 王春楠;第四组将军崖岩画惊现世间[N];连云港日报;2005年
7 本报记者  李伦娥;导师:人生之师[N];中国教育报;2006年
8 主讲人 薛文东 博士;关注新型耐火材料[N];中国冶金报;2007年
9 吴晓燕;尊严的证明[N];中国经营报;2005年
10 本报记者 陈建辉;材料设计要重视运用理论研究成果[N];经济日报;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978