合金热力学综述
形状记忆合金文献综述
形状记忆合金性能及其应用综述引言：形状记忆合金形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼特性、电阻突变效应以及弹性模量随温度变化等一般金属不具备的力学特性，使其在仪器仪表、自动控制、机器人、机械制造、汽车、航天航空、生物医学等工程领域都能发挥重要的作用，对其本构性能和在工程应用中的性能的研究十分必要。
本文综合了自1971年以来国内外众多科学家对形状记忆合金做出的各方面的研究，并做出简要评价，提出自己的看法和本课题研究内容，为对形状记忆合金的应用研究提供一定参考。
国内外研究现状：1、SMA材料种类研究现状自上个世纪30年代人们发现Au-Cd合金具有记忆效应以来，进过几十年的研究，发现的形状记忆合金按相变特征类，可分成如下几个系列[1]：1、由热弹性马氏体相变呈现形状记忆效应的合金1) TiNi系列，发生体心立方——无公度相——菱方R相——单斜BI9相变。
包括TiNi、TiNiFe、TiNiCu、TiNiNb(宽滞后)、TiNiCo等。
2) β铜基合金系，包括:Cu-Al-Ni(Cu-Al-X=Ti或Mn),发生体心立方—近正交γ1’（2H）或单斜β1’（18R1）, γ1’—单斜β1”（18R2），β1”--单斜α1,β1’--单斜α1相变（视应力大小而定）；Cu-Zn-Al-X（Cu-Zn-Al-X，X=Mn或Ni等），发生体心立方（β2、DO3或Lα1）--单斜9R或18R相变；其它，如Cu-Zu和Cu-Zn-X （X=Si、Sn、Au等）。
3）其它有色合金系，包括：Au-Cd、Ag-Cd、In-Ti、Ti-Nb、Co-Ni、Ni-Al等。
4) Fe3Pt（γ—α’，γ—fct）和Fe-30at%Pd（γ—fct）。
5) Fe-Ni-Co-Ti系，发生时效γ一薄片状α’(bcc和bc t)马氏体相变，如Fe-33Ni-l0Co-4Ti、Fe-31Ni一I0Co-3Ti及Fe-33Ni-l0Co-(3~4)Ti-Al等。
非晶合金研究现状及应用发展综述
非晶合金研究现状及应用发展综述摘要：本文综述了块体非晶合金材料研究发展的历史和现状。
介绍了主要的非晶合金体系发展状况，并从块体非晶合金材料形成的成分与结构条件、热力学条件和动力学条件等方面阐述了块体非晶合金形成和稳定存在的机制。
较全面地列出并介绍了目前块体非晶合金材料的制备方法及其特色，并总结了非晶合金的性能特征和应用现状。
关键词：非晶合金；性能；应用；制备方法0 引言非晶态合金是指不具有长程有序但短程有序的金属合金,又由于其具有金属合金的一些特性,故它们也被称为玻璃态合金或者非结晶合金，属于非晶态材料中新兴的分支【1】。
与晶态合金相比，非晶合金具备许多优异性能，如高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等。
块体非晶合金材料的迅速发展，为材料科研工作者和工业界研究开发高性能的功能材料和结构材料提供了十分重要的机会和巨大的开拓空间。
1.非晶合金的结构综述非晶态合金的结构自从20世纪60年代发现首个Au-Si非晶态合金以来【2】,非晶态合金的原子结构就是人们关注的焦点,提出了多种非晶态合金结构模型,主要有:硬球无规密堆模型、微晶模型、连续无规网格模型、FCC/HCP密堆团簇堆积模型。
1.非晶合金的性能及应用非晶合金与普通钢铁材料相比，有相当突出的高强度、高韧性和高耐磨性。
根据这些特点利用非晶态材料和其它材料可以制备成优良的复合材料，也可以单独制成高强度耐磨器件。
在日常生活中接触的非晶态材料已有很多，如用非晶态合金制做的高耐磨音频视频磁头在高档录音、录相机中的广泛使用；把块体非晶合金应用于高尔夫球击球拍头和微型齿轮中；采用非晶丝复合强化的高尔夫球杆、钓鱼杆已经面市。
非晶合金材料已广泛用于轻、重工业、军工和航空航天业，在材料表面、特殊部件和结构零件等方面也都得较广泛的应用。
2.1部分应用场景（1）非晶态的力分布传感器非晶态合金因无结晶结构，故不存在晶界这样一些局部显示机械强度小的地方，所以具有高强度、高硬度的特性；原子是无序超密结构，所以电阻率高，使之制成器件工作时铁损小；无磁晶各向异性，对外部磁场变化敏感，所以检测磁变化灵敏度高：由于不存在结晶缺陷、晶界，所以耐蚀性好。
第4章液态金属凝固的热力学和动力学
第4章液态金属(合金)凝固热力学和动力学凝固热力学和动力学的主要任务是研究液态金属（合金）由液态变成固态的热力学和动力学条件。
凝固是体系自由能降低的自发进程，若是仅是如此，问题就简单多了。
凝固进程中各类相的平衡产生了高能态的界面。
如此，凝固进程中体系自由能一方面降低，另一方面又增加，而且阻碍凝固进程的进行。
因此液态金属凝固时，必需克服热力学能障和动力学能障凝固进程才能顺利完成。
凝固的热力学基础金属凝固进程能够用热力学原理来描述。
热力学能够用于判断一个凝固进程是不是可能发生，和发生的程度如何。
而对于凝固进程的判断，一样也是利用热力学状态函数来进行的。
本节主要涉及状态函数的概念、状态函数之间的关系、及自发进程的判据。
为下面学习凝固的形核与生长，创造必要的基础。
状态函数的概念几个重要的热力学术语：体系：具有指明界限与范围的研究对象。
环境：与体系有联系的外界。
状态：体系的物理、化学性质均匀、固按时的总和。
状态函数：与进程无关。
进程：体系发生转变从一个状态到另一个状态的经历。
自发进程：从不平衡自发地移向平衡状态的进程，不可逆进程。
图容器内气体压力做体积功的是以描述金属凝固进程，能够采用热力学函数。
但某些热力学函数，在描述进程转变的状态时，与进程所经历的“历程”有关。
比如功，在纯做体积功时，某容器内的气体由状态1，即该状态下的压力及体积别离为1p ，1V 通过不同的路径，变到状态2，即压力为2p ，体积为2V 的状态。
当路径改变时（图）,虽然，始态与终态系相同，压力所做的体积功pdV W =δ或 ⎰=21)(V V dV V p W必然不同。
还有一类热力学函数，与进程经历的“历程”无关，只与研究体系所处的状态有关。
咱们把这种热力学函数，称为状态函数。
讨论凝固进程常常利用的几个状态函数有：内能 物质体系内部所有质点的动能和势能之和，用U 来表示，w q dU δδ+=。
焓 体系等压进程中热量的转变，用H 来表示，H H H q p ∆=-=12。
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]。
合金热力学
合金热力学应用热力学和统计物理研究合金的相图、相变及有关性能等问题的学科。
合金热力学又叫固体热力学或材料热力学，即将研究的对象推广到固体或材料。
合金热力学又叫冶金热力学，则将它推广到广泛的冶金现象。
合金热力学又叫合金能量学，强调它用能量的观点，处理有关合金的问题。
合金热力学的理论基础经典热力学经典热力学是现象理论。
它所依据的是从无数经验归纳出的三个定律，然后从此演绎出许多描述物质平衡性质的关系式。
热力学第一定律是力学中机械能转换和守恒定律的延伸。
若环境对体系作功W，体系又从环境吸热Q，则体系的内能增加ΔU为：ΔU＝W＋Q (1)或 d U＝δW＋δQ (1a)由于U是状态函数,才能写为全微分;而W及Q随过程而有所不同，不能写为全微分。
热力学第二定律指出了过程方向，它的一种表达方式便是熵增原理：d S（总)=(d S（体）+d S(环))≥0 (2)式中d S（体）、d S(环)及d S（总)分别表示体系、环境和总熵的全微分；(2)式中“=”表示平衡关系；“＞”表示过程方向。
熵的概念是在19世纪研究热机效率时提出的：从状态 1到状态 2的热量变化是随途径而异的，而可逆过程的则与途径无关。
人们定义熵S的全微分为：d S呏δQ r/T (3)δQ r是可逆过程的热量变化，T是绝对温度，由于S是状态函数，故可写为全微分。
热力学第三定律是为了计算熵的绝对值的。
凝聚系的熵在恒温过程中改变值ΔS随绝对温度降低而趋于零。
即：(4)从(3)式得到：(5)从(4)式可以证明S0是一个绝对常数，一般选择S0=0。
热力学第一及第二定律分别引入体系的状态函数U及S,为了分析问题的方便，定义了焓H、自由能F 及自由焓GH呏U+p V (6)F呏U-TS (7)G呏H-TS (8)式中p及V分别是体系的压强和体积。
合并第一及第二定律，可以获得关闭体系（与环境没有物质交换）的平衡条件(=)及过程方向(＜)为：(d U)v,S≤0 (9)(d H)p,S≤0 (10)(d F)v,T≤0 (11)(d G)p,T≤0 (12)由于p、V、T、S、U、H、F、G都是状态函数,借助于微分方程，可以导出许多表述物质平衡现象的关系式。
合金alloy综述
合金alloy1.概述由两种或两种以上的金属或非金属所组成的具有金属特性的物质。
一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。
根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。
中国是世界上最早研究和生产合金的国家之一，在商朝(距今3000多年前)青铜(铜锡合金)工艺就已非常发达；公元前6世纪左右(春秋晚期)已锻打(还进行过热处理)出锋利的剑(钢制品)。
根据结构的不同，合金主要类型是：(1)混合物合金（共熔混合物），当液态合金凝固时，构成合金的各组分分别结晶而成的合金，如焊锡、铋镉合金等；(2)固熔体合金，当液态合金凝固时形成固溶体的合金，如金银合金等；(3)金属互化物合金，各组分相互形成化合物的合金，如铜、锌组成的黄铜（β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜）等。
合金的许多性能优于纯金属，故在应用材料中大多使用合金(参看铁合金、不锈钢)。
各类型合金都有以下通性：(1)多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点；(2)硬度比其组分中任一金属的硬度大；(3)合金的导电性和导热性低于任一组分金属。
利用合金的这一特性，可以制造高电阻和高热阻材料。
还可制造有特殊性能的材料，如在铁中掺入15％铬和9％镍得到一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业。
(4)有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)2.常用合金合金性能会因为成分多少和不同而改变(1)钢铁钢铁是铁与C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所组成的合金。
其中除Fe外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。
它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。
按含碳量不同，铁碳合金分为钢与生铁两大类，钢是含碳量为0.03%～2%的铁碳合金。
碳钢是最常用的普通钢，冶炼方便、加工容易、价格低廉，而且在多数情况下能满足使用要求，所以应用十分普遍。
按含碳量不同，碳钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
随含碳量升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。
合金钢又叫特种钢，在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性，等等。
铜合金层错能的热力学计算
铜合金层错能的热力学计算侯利民;侯利锋;卫欢;卫英慧【摘要】层错能是金属材料重要的本征参数,对金属材料变形机制和力学性能有着重要的影响.特别是在强烈塑性变形过程中,层错能的变化对金属变形机制和晶粒细化机制有着决定性作用.层错能的测定或计算方法有很多种,热力学法能够方便快捷地计算出层错能的值,可以直观地判断温度、成分等对合金层错能的影响.采用热力学方法计算纯Cu及Cu-Ti、Cu-Zn合金的层错能,计算结果表明:在室温条件下,Cu-Ti和Cu-Zn合金的层错能都随溶质元素含量的增加而降低,两种合金中添加相同含量的溶质元素,溶质元素Ti对合金层错能的影响更大;两种合金偏聚自由能随溶质元素含量的增加而升高.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2016(026)011【总页数】6页(P2363-2368)【关键词】铜合金;层错能;热力学【作者】侯利民;侯利锋;卫欢;卫英慧【作者单位】太原理工大学材料科学与工程学院,太原030034;太原理工大学材料科学与工程学院,太原030034;太原理工大学材料科学与工程学院,太原030034;太原理工大学材料科学与工程学院,太原030034;山西工程技术学院,阳泉045000【正文语种】中文【中图分类】TG430.4020随着工业发展的需求，人们采用多种方法来强化金属材料，其中利用严重塑性变形方法制备的纳米晶金属材料由于具有极高的强度而受到材料学界的广泛关注。
目前研究的重点已从材料的制备和结构表征逐渐深入到显微组织的调整和新变形机制的探索。
层错能作为材料重要的本征参数对其变形机制和力学性能有着重要的影响[1]，特别是在强烈塑性变形中，层错能的大小对金属晶粒细化机制有着重要的作用[2−5]。
研究发现，随着层错能的降低，材料的变形方式由位错为主转变为孪生为主，同时随着层错能的降低，材料的加工硬化速率会提高。
因此，确定合金层错能大小，特别是不同合金元素及其含量对层错能的影响，对预测合金的变形机制及性能，超细晶材料组织与性能的控制优化具有重要意义[6−8]。
高熵合金性能的研究现状
Metallurgical Engineering 冶金工程, 2018, 5(1), 17-24Published Online March 2018 in Hans. /journal/menghttps:///10.12677/meng.2018.51003Research Status of High EntropyAlloy PerformanceLijuan Lan, Yingying Gu, Tianjiao Pu, Heguo Zhu*School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing JiangsuReceived: Feb. 22nd, 2018; accepted: Mar. 8th, 2018; published: Mar. 19th, 2018AbstractDue to its high strength, high hardness, excellent wear and corrosion resistance, good thermal stability at high temperatures and high oxidation resistance properties, high-entropy alloy is a new alloy with great development potential in areas such as aerospace and electronic communi-cation. Research status on the properties of high-entropy alloys is reviewed, including mechanical properties, corrosion resistance and high temperature oxidation resistance. Main effective factors on properties are separately discussed, with alloy elements, preparation process, plastic deforma-tion and alloy ratio included. The deficiencies existed in high-entropy alloys’ researches are sum-marized. The prospects of the properties of high-entropy alloys are also proposed.KeywordsHigh Entropy Alloy, Mechanical Properties, Corrosion Resistance, Oxidation Resistance高熵合金性能的研究现状兰利娟，顾莹莹，濮天姣，朱和国*南京理工大学材料科学与工程学院，江苏南京收稿日期：2018年2月22日；录用日期：2018年3月8日；发布日期：2018年3月19日摘要高熵合金是一种新型合金，具有高的强度与硬度、优异的耐磨性与耐腐蚀性及强的热稳定性和抗氧化性*通讯作者。
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Al—Mg—Mn—Zr—Er合金组元相互作用与相变热力学研究摘要合金热力学性质是生产应用的理论研究基础，是材料显微结构和性能差异的因素之一，具有重要的理论意义和实际价值。
因此有必要借助于理论计算来预测合金的热力学性质。
但目前对稀土多元合金的热力学实验数据测定有限，尤其是三元及多元合金系统的热力学数据比较缺乏，因此有必要借助于理论计算来预测合金的热力学性质，合金的生成焓是重要的热力学数据之一。
稀土元素指的是在元素周期表中镧系的15 位元素再加上钪钇等元素，他们比较特殊，除尺寸因素之外，还具有特殊的原子和离子状态的电子组态,它们在自然界中可以共存。
在五系铝合金中添加稀土元素Er 和过渡元素Zr 后具有独特的物理和化学性质，合金的组织与性能均有明显的的改善，这就与其合金元素的相互作用有关。
关键词：合金热力学稀土元素Al—Mg—Mn—Zr—Er合金1 稀土元素在铝合金中的作用1.1稀土元素的基本性质和结构特点稀土元素指的是在元素周期表中镧系的15 位元素再加上钪钇等元素，他们比较特殊，除尺寸因素之外，还具有特殊的原子和离子状态的电子组态,它们在自然界中可以共存。
Gschneidner 和Calderwood[1]给出了稀土金属的高温晶体结构和点阵常数,298K 及以下温度的晶体结构和相关的性质,稀土金属的相转变温度以及熔点温度,稀土金属的沸点及潜热等数据。
除钪以外的稀土元素按其物理化学性质的微小差别和稀土矿物的形成特点以及分离工艺的要求，把他们分成轻稀土和重稀土两类。
以钆为界，钆以前的镧、铈、镨、钕、钷, 钐和铕7 个元素为轻稀土或铈组稀土元素；钆和钆以后的铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇等9 个元素为重稀土或钇组稀土元素。
因为钇的原子半径在重稀土元素范围内，化学性质又和重稀土元素相似，且在自然界常常与重稀土共生共存，所以归为重稀土。
稀土元素位于周期表中第三副族（IIIB 族），而且镧及其后面的14 种元素（57～71 号）位于周期表中的同一族系，这15 种元素性质相似。
同属于IIIB 族的钇(39号)的原子半径接近于镧,而且钇位于镧系元素离子半径递减顺序的中间位置, 因而钇和镧系元素的化学性质非常近似。
稀土元素所处的这种特殊周期表位置使它们的许多性质(如电子能级,离子半径等)只呈现微小而近乎连续的变化。
稀土元素的最外两层的电子组态基本相似，主量子数小的4f 电子越过主量子数大的5s5p 电子而先失去。
如果5d 轨道上有电子，4f 电子的能级就会大大降低，但此处5d 轨道上没有电子填充。
稀土元素是典型的金属元素，在化学反应中表现出典型的金属性质，易失去三个电子，即两个最外层的电子和一个 f 电子，呈正三价，他们的金属性仅次于碱金属和碱土金属，比其他金属元素活泼。
稀土能和非金属形成正常价化合物，也能和许多金属元素形成金属间化合物，且形成的金属间化合物种类繁多。
稀土元素具有特殊的性质,添加少量的稀土元素可以极大的影响材料的组织与性能。
目前国际上把稀土元素誉为新技术革命的战略元素、高技术的生长点、新材料的宝库[2]。
1.2稀土与合金元素之间相互作用稀土元素在铝及其合金中具有很多积极的作用,主要表现在 3 个方面:(1)变质作用：加入适量的稀土元素,能够有效的减小铝合金的枝晶间距,细化铸态晶粒(2)净化作用：由于稀土元素具有很高的化学活泼性,与H2、Fe、S 等杂质元素具有强烈的化学亲和力,可以和各种杂质元素形成化合物,因而消除了H2、Fe、S 等有害杂质元素的影响(3)微合金化作用:稀土元素与铝以及合金元素能发生微合金化作用,对铝合金性能起到一定的改性作用。
稀土在不同的合金体系中所起的作用是不相同的。
稀土在合金中所起的作用还与具体的温度、成分、近年来我国稀土铝合金的研究、开发和应用发展很快。
迄今为止,稀土铝合金的研究往往集中在几种稀土如La、Ce、Y、Sc 及混合稀土在铝合金中的变质及净化作用方面,对其它应用方面特别是强韧化、焊接及耐蚀方面的作用则很少进行研究。
事实上,国外特别是俄罗斯早在20 世纪70 年代初期就发现了Sc 在铝合金中的积极作用,并对其进行了系列的研究,并由此开发了一系列先进的含Sc 铝合金如01515, 01523, 01535, 01545, 01570 和0157, 改善了锻造铝镁合金的综合性能,并且扩大了其应用领域。
但是Sc 战略性元素,价格昂贵。
因此,寻找一种有效替代钪的稀土元素是近年来的研究热点[3]。
2 稀土铝合金热力学性质2.1纯组元的热力学性质纯组元i 的Gibbs 自由能均以其在298.15K 下稳定态的焓(HSER)为标准参考态来表示：上式中参数a,b......等为常数。
Dinsdale[5]发表的纯物质SGTE 数据中几乎包括了自然界中已知的所有纯物质。
经过多年发展Dinsdale 数据库已经发展得比较完善，数据一直处于更新状态中，目前得到国内外专家一致认可。
合金热力学计算是以纯物质的热力学性质为基础的，它对进行精确的力学优化和评估是非常重要的。
2.2 化学计量金属间化合物的热力学性质前面提到纯物质的热力学模型都适用于固定成分的金属间化合物。
在不考虑磁和化学有序，并在Debye 温度以上的条件下，Kubaschewski[4]给出了化合物的比热表达式：它们的焓以及熵与比热Cp 的关系为：如以纯组元为基准态，根据关系G=H-TS，其Gibbs 自由能为：3稀土铝合金热力学性质研究现状合金热力学性质是生产应用的理论研究基础，是材料显微结构和性能差异的因素之一，具有重要的理论意义和实际价值。
因此有必要借助于理论计算来预测合金的热力学性质。
但目前对稀土多元合金的热力学实验数据测定有限，尤其是三元及多元合金系统的热力学数据比较缺乏，因此有必要借助于理论计算来预测合金的热力学性质，合金的生成焓是重要的热力学数据之一。
从目前国内外的研究情况来看对稀土铝合金的热力学评估的研究方法主要有三大类：(1) 实验方法：包括利用DTA, DAC, DDC, 高温直接反应量热仪等, 这类方法是相图绘制, 工艺设计的理论基础, 但是由于合金系统高温实验的复杂性, 导致实验的重复性比较差, 还有受到实验环境和实验设备等的限制, 实验结果有待进一步提高。
(2) 理论方法：主要有两大类：一类是根据第一性原理来计算主要有微扰法、密度函数法、赝势法。
这类方法计算过程复杂，计算中对处理对象均采用简化，因而精度受到较大的影响，但其物理基础可靠。
另外一类是经验或半经验方法，比较成熟。
对于多元合金体系的热力学性质的研究就显得更加的复杂目前主要在Miedema 模型的基础上发展出来了Toop 模型、Wang 模型、Zhang 模型, 利用它们可以计算合金体系的混合焓、化合物的生成焓、组元活度等热力学性质, 但是对于过剩熵、过剩自由能、过剩混合热容的计算过于简单, 和实验的结果相差较大, 虽然东北大学的丁星秋[5]等人提出了计算过剩熵的表达式, 但是由于计算式中某些参数的取得十分困难, 因而这一表达式还没有被接受(3)热力学相图的计算(CALPHAD), 它是建立在实验数据和理论预测的基础上,利用Gibbs 能最小的原理,利用国际上通用的相图计算软件如Thermo-calc、FACT、Luka、MTDATA 等。
CALPHAD 技术的发展和完善,其主要标志是溶液理论模型研究的深化和冶金与材料集成热化学数据库的建立。
在二元稀土铝合金的研究方面的贡献主要有两个方面：（1）二元稀土铝合金热力学数据的测定与计算。
C. Colinet 所在的课题组利用高温量热仪对稀土铝二元化合物的生成焓进行了测定，并建立了含稀土的金属间化合物的数据库，对取得的数据结果与Miedema模型和紧束缚近似法计算的结果进行了对比。
Gabriella Borzone等对Al-(Sm,Y,Yb)系统的金属间化合物形成焓进行了测定, 并且系统的总结了铝稀土形成的化合物热力学性质的研究方法, 指出影响生成焓的主要因素为组元之间的电子结构差异以及原子半径的差别, 并对化合物的晶体化学作了全面的分析[15]。
目前对于二元系统混合焓的实验研究得较少，从现有的报道来看主要在Al-La、Al-Ce、Al-Nd、Al-Sc、Al-Y等系统, 大多数得出的结果都在局部浓度范围内,而且不同的学者得到的结果存在很大差异。
(2)二元合金相平衡的评估与相图的优化。
由于实验数据的缺乏,目前主要通过热力学相图计算的手段Thermo-calc软件进行计算,意大利G.Cacciamani 和A. Saccone所在的课题组对热力学优化计算的程序进行了系统的归纳总结。
该课题组目前除了少数几个重稀土元素铝合金系统的相图没有研究之外,先后利用新的实验数据对二元合金相图进评估和优化,其中包括对A-Er二元合金相平衡的评估和相图的优化[16]。
国内在这方面走在前列的主要是中南大学金展鹏小组近两年利用Thermo-calc等计算软件对Al(Y,Yb,Sc)的相图进行了优化与评估, 取得了满意的效果。
对含稀土三元铝合金体系热力学性质的研究较少,目前国内在这方面的研究的学者很少, 中南大学的金展鹏等人对Al-Mg-Sm，Al-Cu-Er三元合金系统进行了优化，国外意大利G.Cacciamani 和A. Saccone等人[4]所在的课题组已经先后对Al-Sc-Mg, Al-Gd-Mg, Al-Er-Mg,Al-Ho-Mg等三元系统进行了研究,主要的手段是通过二元合金的热力学数据,以及热力学模型的修正,再利用计算相图的方法得到三元等温截面相图。
,参考文献1 K.A.Gschneidner, F.W.Calderwood.Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, North-Holland, 1986,54(8):1.2 雷广孝.稀土在铝及铝合金中的作用和应用概况.轻合金加工技术，1990, 2:5~103 杨军军,聂祚仁,付静波,左铁镛.稀土在铝合金中的作用及研究进展,北京工业大学学报,2002,28(6) :500~5054 Keith E．Knipling，David C．Dunand，David N．Seidman. Z. Metallkd. 2006,97(3): 246~2655 SGTe pure element database ver.3.00 updated formA.T.Dinsdale,Thermochemical data of the elements” Calphad, 1991,15:317~425。