碱金属_铝合金形成焓的热力学计算_欧阳义芳
Al-Zr,Al-Y和Zr-Y二元合金熔体热力学性质的计算
Al-Zr,Al-Y和Zr-Y二元合金熔体热力学性质的计算李红英;鲁晓超;宾杰;魏冬冬;曾翠婷;高兆和【摘要】基于Miedema模型,利用热力学基本原理及元素的基本性质,计算Al-Zr,Al-Y和Zr-Y二元系统的混合焓、过剩熵、过剩吉布斯自由能以及各组元的活度.基于Al-Zr和Al-Y二元合金相图的数据,计算Al3Zr和Al3Y相析出反应的吉布斯自由能.研究结果表明:Al-Zr和Al-Y二元合金熔体的混合焓、过剩熵和过剩吉布斯自由能都小于0J,各组元的活度相对于理想溶液发生了较大的负偏差,而Zr-Y二元合金熔体的混合焓、过剩熵和过剩吉布斯自由能大于0J,各组元的活度相对于理想溶液发生了较大的正偏差,说明Al与Zr和Y原子有较强的相互作用,而Zr和Y原子相互作用不大.2种相析出反应的吉布斯自由能都小于0J,且Al3Y相的吉布斯自由能更小,表明过渡族元素Zr和稀土元素Y同时加入到纯Al时,更容易生成Al3Y；计算结果和实验结果相吻合,证明Miedema模型的合理性.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(044)005【总页数】7页(P1806-1812)【关键词】Miedema模型;混合焓;过剩熵;过剩吉布斯自由能;活度【作者】李红英;鲁晓超;宾杰;魏冬冬;曾翠婷;高兆和【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TG146.2铝及铝合金具有比强度高、塑韧性较好和可加工性能好等优点，广泛应用于建筑、航天航空、汽车和电力传输等众多领域。
随着科学技术的不断发展，对铝及铝合金的性能提出了更高的要求，必须开发新型高性能铝合金、提升传统铝合金的综合性能来满足应用需求[1]。
7050铝合金晶粒细化的研究
℃进行浇注，浇注过程中在流槽内按照ｏ．２％［６３的比例
加入Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ。
表１ ７０７５铝合金化学成分
％
显微试样取样位置自边部（距表面３ ｍｍ处）和中 心各取一个，金相试样经过切割、磨光、抛光和腐蚀得 到，腐蚀剂为凯氏溶液（９５％的Ｈ。Ｏ、１．５％的ＨＣｌ、１％ 的ＨＦ和２．５％的ＨＮ０。，体积分数），显微组织在光学
可以发挥效用，在磁场与细化剂的共同作用下的晶粒细化效果比二者单独作用下的都要好，铸锭边部与中心晶粒尺寸分别
达到７０扯ｍ和５３弘ｍ。
关键词７０５０铝合金；晶粒细化；细化剂；电磁连铸
中图分类号 ＴＧｌ４６．２＋１
文献标志码 Ａ文章编号 １００１—２２４９（２００７）０６一０４７９一０３
随着铝及铝合金材料的广泛应用和飞速发展，尤其 是在航空航天领域的应用，对变形铝合金铸锭及深加工 后的组织提出了严格的要求［１］。７０５０铝合金是广泛用 于飞机制造的航空高强铝合金，研究７０５０铝合金的微 观组织以提高其综合性能具有很重要的意义。晶粒细 化既能提高材料的强度，又能提高材料的塑性。目前， 国内外已有的研究工作主要集中在钛型细化剂、盐类型 细化剂以及Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ中间合金型细化剂等方面［２］。
。。ｇ。。ｔｉ。ｆｉｅｌｄ。。ｔｈ。。。。。ｔ。ｉ。。。。ｔ。。。。ｄ。。。ｈ。。ｉ。。ｌ ｐｒｏｐ一
。，ｔｉｅｓ ｏｆ ｓｕｐｅｒｈｉｇｈ。ｔｒｅｎｇｔｈ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａ１１０ｙ［Ｊ］＿Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ
ｏ．１５％。在６６５℃时，ＴｉＡｌ３将和它周围的铝熔体发生
ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，４０８（１—２）：１７６—１８１·
［２］ ＣＨＡ０ Ｊ． Ｓｉｔｅ Ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ｅａｒｌｙ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔａｌ Ｅ１ｅｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｃ１５ ＮｂＣｒ２［Ｊ］．Ａｃｔａ Ｍａｔｅ“ａｌｉａ，２００７，５５（５）：１ ５９９—１ ６０５．
金属间化合物的标准生成焓估算模型
金属间化合物的标准生成焓估算模型赵定国;郭培民;赵沛【摘要】Based on an analysis of existing thermodynamic data, a two-parameter model for estimating standard enthalpy of dual intennetallic was developed. The parameters of 34 kinds of melts were obtained by analyzing the model. It can estimate the standard enthalpy of dual intennetallic composed of simple metals, involving multi-system of Fe, Si, Nb, Ti, Cu, Co, Mg, etc. The standard enthalpies of 109 intermetallics were estimated, such as AlCa, AlCo, CrNi, FeTi, FeSi, FeNb and MoSi. The statistical results show that the calculating average error value of the standard enthalpy is about 12.47 kJ/mol and the standard deviation is 17.40 kJ/mol with the two-parameter model. The precision of standard enthalpy estimated by the two-parameter model is higher and the normal distribution of the results is more concentrative than that estimated by the ion-binding model and the Miedema model.%在分析已有的热力学数据基础上，建立估算二元金属间化合物标准生成焓的双参数模型，通过模型求解，得到34种金属的双参数模型的参数值。
铝合金热力学性能之欧阳家百创编
-0.75
2048
T851:42
T851：40
2124
O：50；T851：39
O：34.5
O、T851：0.1
T851：-0.80
2218
T61:38；T72：40
T61:45；T72：43
T61、T72：0.1
2219
O：44；T31、T37、T351：28；T62、T81、T87、T851：30
-
26.7
-
0.1
-
-
1350
61.8
61（H1X）
27.9
28.2(H1X)
0.1(各种状态)
-0.84
2xxx合金
热学性能
合金
液相线（℃）
固相线（℃）
初熔温度
（℃）
比热容（20℃）
/J·（kg·k）-1
热导率
/W·（m·k）-1
固溶温度（℃）
过烧温度（℃）
2011
638
541
535
864
T3、T4：152
191（20℃）
191（20℃）
625
5052
649
607
605
5056
638
568
904（20℃）
120（20℃）
112（20℃）
565
5083
638
574
900（20℃）
120（20℃）
580
5086
640
585
900（20℃）
127（20℃）
585
5154
643
593
900（20℃）
127（20℃）
T4：55
Ta-C化合物物理性质的第一性原理研究
Ta-C化合物物理性质的第一性原理研究陶小马;姚佩;刘科成;陈红梅;欧阳义芳【摘要】[目的]难熔金属碳化物具有优异的物理化学性能,可在众多领域中广泛使用.[方法]利用基于密度泛函的第一性原理方法对Ta-C二元体系中的TaC、Ta2 C、Ta4 C33个金属间化合物的热力学、力学性质以及电子结构进行计算研究.[结果]本研究晶格常数计算值和实验值一致,形成焓以及弹性常数计算值和其他理论值吻合.弹性模量计算值表明TaC具有最高的体积模量、剪切模量和杨氏模量,也即其脆性最大;而Ta2 C各个模量最小,其延展性最大.电子结构和电荷密度差显示Ta的d态电子和C的p态电子有杂化的现象,并且Ta-C之间呈现离子键特征.利用德拜模型得到了3个化合物在高温高压下的热物理性质,随着温度的增加,体积模量减小,而热容以及热膨胀系数增大,其中热容在1000 K以上变化越来越小,最后接近杜隆-珀蒂极限值.随着压强的增加,体积模量增大,而热容和热膨胀系数减小.[结论]在3个化合物中,TaC的强度最高,脆性最大,而Ta2 C的强度最低,延展性最好.%[Objective]Refractory metal carbides have excellent physical and chemical properties, and which can be widely used in manyfields.[Methods]The thermodynamic,mechanical and e-lectronic properties of TaC、Ta2 C、Ta4 C3 three intermetallics of Ta-C binary system were inves-tigated by using the first-principles calculations based on density functional theory.[Results]The results showed that the calculated lattice constants were in good agreement with the exper-imental data.The calculated formation enthalpies and elastic constants were all coincide with the other theoretical data.The modulus of elasticity TaC had the highest bulk,shear and Young's modulus,and it was also the mostbrittle.Meanwhile,the bulk,shear and Young's modulus of Ta2 C were the smallest,and it had the maximum ductility.The difference between the electronic structure and the charge density showed that the strong hybridization between Ta-d states and C-p states,and the bond between Ta-C was ionic bond.By using Debye model,the thermos-physical properties of Ta-C compounds had been estimated with high temperature and high pressure.With the increasing temperature, the bulk modulus decreased and the heat capaci-ties and the thermal expansion coefficients de-creased,the heat capacity changed smaller and smaller above 1000 K,and finally approaching the Dulong-Petit limited value.With the increasing pressure,the bulk modulus increased and the heat capacities and thermal expansion coefficients decreased.[Conclusion]Among the three compounds,TaC had the largest strength and brittleness,and Ta2 C had the lowest strength and the best ductility.【期刊名称】《广西科学》【年(卷),期】2017(024)006【总页数】6页(P545-550)【关键词】第一性原理;弹性常数;电子结构;热物理性质【作者】陶小马;姚佩;刘科成;陈红梅;欧阳义芳【作者单位】广西大学物理科学与工程技术学院,广西高校新能源材料及相关技术重点实验室,广西南宁530004;广西大学物理科学与工程技术学院,广西高校新能源材料及相关技术重点实验室,广西南宁530004;广西大学物理科学与工程技术学院,广西高校新能源材料及相关技术重点实验室,广西南宁530004;广西大学物理科学与工程技术学院,广西高校新能源材料及相关技术重点实验室,广西南宁530004;广西大学物理科学与工程技术学院,广西高校新能源材料及相关技术重点实验室,广西南宁530004【正文语种】中文【中图分类】TG146.4+160 引言【研究意义】近年来，钽碳化物由于其具有优异的物理性质，如高硬度和高熔点，高导热和导电系数，良好的热稳定性和耐腐蚀性能，使其在切削工具、硬质合金、国防科技、航天航空等领域内得到广泛应用[1-2]。
基于第一性原理的5083铝合金第二相理化性质研究
基于第一性原理的5083铝合金第二相理化性质研究许磊;方志杰;付向辉;李江宇;汪育晶;黄文辉【期刊名称】《材料科学》【年(卷),期】2024(14)5【摘要】为揭示5083合金第二相对合金性能影响机理,本文采用相图计算的方式,研究了5083合金中潜在的第二相种类及数量,并在此基础上,通过量子力学计算的方法,系统探究了合金中潜在各相的弹性常数以及与α-Al基体间费米能差值等理化性质。
研究结果表明合金中潜在第二相主要有β-Al3Mg2、Al6Mn、T-AlCuMgZn、E-AlCrMgMn、Mg2Si、Al3M_Do22及Al3Fe,其体模量从大到小排布顺序为Al3Ti、Al6Mn、Al3Fe、E-AlCrMgMn、T-AlCuMgZn、Mg2Si及β-Al3Mg2,剪切模量亦类同,除Mg2Si与β-Al3Mg2互换位置。
合金中与α-Al基体腐蚀电位差异大小排布顺序为Mg2Si、Al3Fe、Al6Mn、T-AlCuMgZn、E-AlCrMgMn、β-Al3Mg2以及Al3Ti,各相与α-Al基体间形成微腐蚀电池能力依次减弱。
【总页数】9页(P679-687)【作者】许磊;方志杰;付向辉;李江宇;汪育晶;黄文辉【作者单位】广西科技大学机械与汽车工程学院柳州;广西广投柳州铝业股份有限公司柳州【正文语种】中文【中图分类】TG1【相关文献】1.AunDy(n=6-15)团簇结构演化和理化性质的第一性原理研究2.L1_2结构γ′-Co_3(Al_(1-x)W_x)相的弹性性质和热力学性质的第一性原理研究3.铝合金夹杂物基本性质的第一性原理研究4.第一性原理研究应力对6005A铝合金电子结构和弹性性质的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Ce,Th和Yb构成的二元合金稀溶解热的EAM计算
金 系 的热力 学性 质 ＋ 由于 以往 的 Ｅ ＡＭ 模 型几乎 都需 要拟 合纯 元素 的弹 性 常数 才能确 定模 型参 数 ， 稀 而
士元 素实验 数据 不 完备 。 因此 已有 的嵌 入原 子模 型无法 对 所有 的稀土 元素 进行 系统 的描述． 而普适 分析
型嵌入 原 子方 法 （ ＧＡＥ ＡＭ ） ］则 不需 要 拟合 弹性 常 数 ， ， 因此 可 以对 没 有 弹性 常数 实验数 据 的元 素及 合
的 电子密 度球 对称 分布 函数 是原子 ｉ 与原子 之间 的间距 ， 是 原子 ｉ 的电子 密度 ， Ｐ 处 它是 除原子 ｉ
之外所 有其 它原 子 的 电子 密 度对 原子 ｉ 贡献 的线性叠 加． 处 为 了建 立 完备 的 Ｅ ＡＭ 理 论并 加 以应 用 ， 必须确定 两 体势 函数 ｒ ， ）嵌入 函数 Ｆ（）与电子 密度 函 ． Ｄ 数 厂（）的具 体形 式． ＧＡＥ ｒ 在 ＡＭ 模 型 中， 它们 的分 析表 达式分 别为
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第３卷 第 １ １ 期
２ ０ 年 ３月 ０６
广西大学学报（ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ａ ｇ ｉＵｎｖ ｒｉｙ （ ｔＳ ｉ ） ｏ ｒ ａ ｆＧｕ ｎ ｘ ｉｅ ｓｔ Ｎａ ｃ Ｅｄ
Ｖ０ ． １ Ｎｏ １ １３ ， ．
金热 力学 性质进 行 描述 ． 文 首次用 ＧＡＥ 本 ＡＭ 计算 了具有 ｆｃ ｃ 结构 的 Ｃ ，Ｔｈ和 Ｙｂ三个元 素构 成 的六 ｅ
种二 元合 金 的稀溶 解 热．
１ 嵌 入 原 子 理 论
根据 Ｅ ＡＭ 理 论 引， 个原 子体 系 的总能 量表示 为 一
Ｅ ＝∑Ｆ ） 。＋告∑僻 ， （ （
Al_Fe_Zr三元系中金属间化合物的形成焓计算
f e =
[
Ec
#
Ef
]
3
5.
( 6)
其中下标e 表示在平衡时的数值, # 为平衡时的体积,
Ec 为纯元素的结合能, Ef 为纯元素的单空位形成能,
F0、n、e、 和 !为模型参数。其值是通过拟合纯元素的
的绝对值略大。这是因为我们在确定合金势表达式中
的参数
ab e
时拟合了
B2
结构的
A
lFe
金属间化合物形
相 P hase Al Fe Zr A l-Fe A l-Zr F e-Z r
a ( nm) [ 31]
0. 405 0. 287 0. 323
Ec (eV) [32]
3. 390 4. 280 6. 250
Ef ( V) [33] 0. 653 1. 451 1. 762
B ( 103eV ·nm - 3) [32]
A lFe3Biblioteka 晶体结构 Cryst al st ructure
L 12 D 03 B2
B32 L 10 L 12 D 03
△H ( eV / at om ) - 0. 212 - 0. 236
- 0. 260 - 0. 260[ 1] - 0. 260[ 2] - 0. 325[ 3] - 0. 375
成焓的实验值。计算的 D03 结构的 A lF e3 金属间化合
物的形成焓为- 0. 247eV, 比文献[ 1] 的实验值和舒
表 1 Al、Fe 和 Zr 的输入参数和嵌入原子参数
Tabl e 1 The input physical parameters and the det ermined parameters of EAM f or elements