曹东甲
,
塔娜
,
杜勇
,
张利军
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.01.05
材料制备过程中微结构演变的定量描述是材料设计的核心。近年来基于精准热力学和扩散动力学数据库的相场模拟是对微结构演变进行定量描述一种行之有效的方法。作为航空发动机和燃气涡轮叶片等高温零部件的主要用材，高性能镍基高温合金制备工艺的优化及设计一直是各国材料学者研究的热点和难点。首先概述了相场方法及其最新研究进展，以及相场法与 CALPHAD （CALculation of PHAse Diagram）数据库耦合技术的发展，随后详细介绍了国内外有关镍基高温合金凝固、固溶及时效过程微结构演变定量相场模拟的报道，以及当前用于建立镍基高温合金微结构与力学性能关系的可行方法。之后给出了两个基于定量相场模拟对镍基高温合金固溶及时效热处理机制进行优化及设计的实例，进一步证明了相场模拟在高性能镍基高温合金设计中的重要作用。最后，指出了对镍基高温合金制备过程微结构演变进行定量相场模拟以及后续工艺优化和设计中存在的主要问题及发展趋势。
关键词:
镍基高温合金
,
微结构
,
相场模拟
,
CALPHAD
,
热处理机制
,
材料设计
刘俊涛
,
张永安
,
李锡武
,
李志辉
,
熊柏青
,
张济山
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.001
采用相图计算的方法对Al-Zn-Mg-Cu系合金进行凝固路径、相分数的热力学计算模拟,并通过DSC,XRD和SEM手段进行实验验证.结果表明,Al-9.5Zn-2.0Mg-1.7Cu合金中由α(Al)、η(MgZn2)相、Al7Cu2 Fe和少量的θ(Al2Cu)组成,非平衡凝固路径的计算与实验结果相符合;Zn,Mg和Cu含量分别为9.5％,2.0％和1.7％(质量分数,下同)时,其η(MgZn2)相分数达到11.1％;可以将Cu/Mg=1作为合金设计时能否形成一定量θ(Al2Cu)的判据.
关键词:
热力学计算
,
析出相
,
凝固路径
,
CALPHAD
徐志锋
,
郭鑫
,
鲁晓刚
上海金属
应用CALPHAD方法和改进的Debye-Grüneisen模型对具有fcc(面心立方)结构的纯Pt的热力学性质和热物理性质进行了优化研究.该方法利用一套具有实际物理意义的模型参数,可以准确地描述fcc Pt在宽广温度(0 K～熔点)和压力(常压～极端高压)范围内的大部分热力学性质(包括Gibbs自由能、熵和热容等)和热物理性质(包括体积、热膨胀系数和弹性模量等),揭示了热力学性质和热物理性质的内在联系.
关键词:
面心立方Pt
,
CALPHAD
,
Debye-Grüneisen模型
,
热力学性质
,
热物理性质
C.L.LIU
,
H.AZIZI-ALIZAMINI
,
N.C.PARSON
,
W.J.POOLE
,
Q.DU
中国有色金属学报(英文版)
doi:10.1016/S1003-6326(17)60085-2
通过数值模拟和实验相结合的方法,对Al-Mg?Si?Mn?Fe(AA6xxx)系合金均匀化过程中的显微组织演化进行研究.所应用的数学模型是结合CALPHAD及基于AA3xxx(Al?Mn?Fe?Si)系合金均匀化热处理而开发的.而后对此模型进行修正,以使得其应用拓展到更为复杂的AA6xxx系合金.该热处理模型可以预测包括溶质元素分布、初生相类型与比例、以及弥散相密度和尺寸分布在内的关键显微组织的演化.实验方面,对3种不同锰含量的AA6xxx系合金进行均匀化热处理.应用扫描电子显微镜、EPMA、XRD和电阻率等实验手段对所得均匀化组织进行多角度表征.预测结果与实验表征的对比表明,数学模型可以较为准确地反映均匀化过程中显微组织的演化.
关键词:
AA6xxx合金
,
均匀化热处理
,
数学模型
,
CALPHAD
,
扩散
张旭
,
李谦
,
陈双林
,
张捷宇
,
周国治
稀有金属材料与工程
运用CALPHAD方法系统地对La-Mg-Ni三元体系富镁角进行热力学优化与计算.选取置换溶液模型描述液相,三亚点阵模型描述La2Mg17-xNx,定化学计量比化合物模型描述LaMg2Ni,最终获得一组具有良好自恰性的热力学模型与参数.通过相图软件Pandat计算获得该区域的液相投影面图、673和773 K下的等温截面相图以及平衡反应等,且计算得到的相图和热力学数据与试验数据较好地吻合.
关键词:
CALPHAD
,
La-Mg-Ni三元体系
,
相图
,
热力学优化与计算
邓光霞
,
赵旭山
,
王树茂
,
李志念
,
刘晓鹏
,
蒋利军
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.02.010
系统研究了Ti-x％ Zr(质量分数)(x=25,30,35)合金吸氢前后的相结构及吸氢性能.XRD测试结果表明,所有合金均为HCP结构的单一固溶体,吸氢后生成相为面心立方的TiH2,其中Ti-30％ Zr合金有少量面心立方的Ti2ZrH4生成,导致Ti-30％Zr合金吸氢量较理论值偏低.采用基于第一性原理计算方法和CALPHAD(calculation of phase diagrams)进行合金设计的方法,建立了Ti-Zr-H三元系热力学模型,通过模型预测到的PCT曲线和实验结果吻合较好,证明该热力学模型是可靠的.并通过热力学计算预测不同Ti/Zr比合金吸氢性能,得出Ti-33％Zr合金综合性能最佳.
关键词:
吸氢材料
,
Ti-Zr合金
,
吸氢性能
,
CALPHAD
董勇军
,
王建伟
,
黄纯德
,
解浩峰
,
高义斌
,
毕虎才
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2014.06.020
将铜包铝复合材料代替纯铜用作电力电缆金属屏蔽层,在节约铜资源方而有着重大的实际意义.铜包铝复合材料的芯材性质和界面特征是影响材料使用性能的重要因素,利用CALPHAD相图计算方法,对铜铝复合材料的稳定相组成、生成条件等进行热力学计算稳态分析.铜包铝芯材6201铝合金在300℃以下,有较多的AlFeSi相和Mg2 Si相可以起到强化作用;芯材AA8030铝合金在285℃以下,可以生成较多的Al13Fe4相.Al2Cu,AlCu和Al9Cu11等主要脆性相的生成是由Al的扩散控制的.在低温条件下,铜铝二元脆性相不易生成.在300℃,Al在Al2Cu相和AlCu相中扩散的化学势差较大,表明Al2Cu相和AlCu相易于在铜铝复合界面处生成.因此,控制铜铝复合界面处Al2Cu相和AlCu相的相量是提高铜包铝界面质量和结合强度的有效途径.在铜铝复合界面过渡层无两相平衡区域存在,推断从富铝端到富铜端依次主要包括了fcc(Al)固溶体、Al2Cu相、AlCu相、Gamma相和fcc(Cu)固溶体.
关键词:
铜包铝
,
金属屏蔽层
,
CALPHAD
,
界面
岳强
,
袁改焕
,
李小宁
,
沈剑韵
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.05.023
相图计算技术作为材料设计研发的重要辅助手段,可以有效地减少实验工作量,缩短研制时间,特别是对于研发周期长的材料意义更为重大.概述了相图计算技术的基本原理、主要软件和应用实例,结合核用锆合金的研发特点,指出相图计算技术可以在新锆合金成分设计、相转变温度预测、析出相种类控制、改善铸锭成分均匀性等方面提供指导和支持.
关键词:
相图计算
,
材料设计
,
锆合金
,
核电站
