管洪涛[1]2003年在《Wilson方程和正规溶液模型在铝基液态合金体系中的比较研究》文中进行了进一步梳理金属铝由于其轻质量、高强度、耐腐蚀、易导电和易延展等优良特性已被广泛应用到有色金属的合金生产和新型复合材料的制备过程中。本文首先介绍了铝冶金发展历史，指出了我国铝冶金工业和铝合金生产的发展现状及存在的问题，说明了研究铝基液态合金体系热力学性质的重要性和必要性。 随后利用Wilson方程和正规溶液模型对24个二元铝基液态合金体系的热力学性质进行了拟合。结果表明：Wilson方程和正规溶液模型对强正偏差体系比较适合，不适用于强负偏差体系和混合偏差体系。对于弱偏差体系，两者的拟合效果都较好。相对来说，Wilson方程要优于正规溶液模型。对于其中的对称体系，则正规溶液模型的拟合效果更佳。对于存在液-液分层现象的体系，Wilson方程和正规溶液模型的拟合效果都较差，都不适合于这类体系的热力学性质计算。 在对二元系进行比较分析的基础上，又利用Wilson方程和正规溶液模型对6个叁元系和1个四元系的组元活度进行了预测和比较研究。预测结果表明，对多元系热力学性质的预测受二元系的影响较大。若对二元系的拟合效果较差，则对包含该二元系的多元系的预测效果也不是很理想。同时，对多元系的预测还受到温度的影响，一般来说，多元系的预测温度与用于拟合参数的二元系的温度越接近，则Wilson方程的预测效果越好。正规溶液模型在计算二元系参数时已经考虑了温度的影响，则未发现此类现象。 Wilson方程和正规溶液模型在二元及多元铝基液态合金体系中的比较研究表明：正规溶液模型因为原则上只适用于组元的分子大小和结构相近的体系，其适用范围受到了限制。Wilson方程的应用范围则较广，适用性更强，且预测效果更好，但其受二元系的影响较大。对于精确度要求较高的计算，在计算不同温度下的Wilson参数时，应当考虑能量参数与温度的关系。 Wilson方程在铝基液态合金热力学性质计算中的应用取得了成功，为铝冶金的熔盐电解和原铝净化以及铝基合金的研究开发和工艺设计计算提供了理论分析依据和指导。
满华刚[2]2016年在《熔渣—粗锡—炉气相平衡的分子热力学研究》文中认为渣-金-气相平衡的研究一直是火法冶金过程中热力学研究的重点,本文以分子相互作用体积模型(MIVM)为基础,引入MIVM伪多元法,研究锡精矿还原熔炼过程中锡、铁在熔渣-粗锡-炉气间的热力学性质,为锡冶金过程提供理论依据。根据周国治提出的由二元相图提取活度的方法,本文中提取了FeO-SnO和CaO-SnO的二元活度数据,并用MIVM拟合出相应的参数Bij和Bji,为应用MIVM及其伪多元法预测多元系熔渣热力学性质作了相应的准备。应用正规溶液模型(RSM)、亚正规溶液模型(SRSM)和MIVM叁个热力学模型分别预测了锡基液态合金系：Sn-Ag-Bi、Sn-Ag-In、Sn-Bi-Cu、Sn-Cu-Zn、Sn-Mg-Zn、 Sn-Fe-Pb和Sn-Ag-Bi-Cu的活度,并与对应的实验值进行了比较,预测结果为：RSM、SRSM和MIVM的预测平均标准偏差分别为0.0736、0.0771、0.0253,预测的平均相对误差分别为30%、30%、9%,预测结果与实验值吻合较好。MIVM预测结果明显优于RSM和SRSM, RSM和SRSM的预测值相近,MIVM的预测结果可以作为锡基液态合金热力学研究的参考数据,从而初步确定了MIVM是适合于锡基合金热力学性质研究的主要模型。应用MIVM及其伪多元法预测了锡熔渣中主要叁元渣系CaO-FeO-SiO2、 SnO-SiO2-FeO、SnO-SiO2-CaO和四元系SnO-FeO-SiO2-CaO的组元活度,并与实验值比较。预测值的平均标准偏差为0.032,平均相对误差为8%,与实验值吻合较好,预测结果可用作锡冶金还原熔炼过程热力学的研究依据及生产工艺的参考数据。基于MIVM伪多元法对叁元渣系和四元渣系活度预测的准确性,本文拟用MIVM伪多元法建立了SnO-FeO-SiO2-CaO-Al2O3五元渣系中各组元活度的计算模型,并预测了该体系中SnO和FeO的活度,其平均相对误差为23%,同时预测出了在不同硅酸度下,锡、铁在渣相和金属相之间的平衡常数及平衡分配系数,其平均相对误差为2.5%,预测值与实验值吻合较好,并根据预测结果得出了锡铁的平衡分配系数随温度和成分变化的关系式：lgL=3.001-1644/T-1.829x[Fe]+lg(SnO/γFeO)此式计算得到的数据可作为锡冶炼过程中热力学研究和实际生产的参考数据。本文的研究成果对锡冶金过程、锡合金制造及研发都具有实际的指导意义。
王志良[3]2009年在《二元系形成焓模型研究及其在铝合金热力学计算中的应用》文中研究指明二元合金形成焓模型是计算二元合金的热力学参数和预测多元合金的热力学性质的基础,是冶金和材料制备过程以及微观组织演变多尺度组织模拟的基础和关键,对新材料的研制和开发具有实际的应用价值。目前铝合金的热力学性质的研究引起了国内外学者的广泛关注,因为铝合金具有密度小、比强度和比刚度高、耐腐蚀、美观耐用、易成形、可表面处理、可回收再生、可节能储能等一系列优良性能,其应用己普及到国民经济各部门和人们生活各方面,成为人类社会的一种重要的基础材料。本文研究了前人在形成焓计算方面取得的成果,分析了预测形成焓的方法及理论模型。本文通过研究组元体积、电负性、电子密度等因素对二元系合金形成焓的影响,分析Miedema模型存在的问题,提出了改进预测精度的途径。研究发现：Miedema模型是在假设两个合金原子的体积相差不大的情况下建立的,而实际的原子体积差可能较大,因此,可通过修正组元体积差提高其预测精度；Miedema模型中电负性对形成焓的贡献是综合了大多数二元系合金的统计平均影响,与一个具体二元合金的实际值同样存在误差；同时,Wigner-Seitz原子胞边界的电子密度nws的取值同样如此。鉴于Miedema模型在描述合金形成焓方面存在的问题,本文根据实验结果对Miedema模型的预测结果分为有偏和无偏两种情况,同时对于有偏情况又分为偏大和偏小两种情况,通过分析获得组元体积、电负性、电子密度等因素偏差的影响规律,从而建立计算二元合金形成焓的理论模型,其预测结果与实验结果符合较好。本文利用所建立的二元合金形成焓模型预测了二元铝基合金的热力学参数,如过剩熵、自由能、活度等,计算结果与实验结果吻合。
周鸿翼[4]2006年在《镁合金的热力学性质计算研究》文中研究说明镁合金具有重量轻,高的比强度和比刚度,优良的阻尼防震性能和铸造性能,高的尺寸稳定性,良好的机械加工性能等优点,已经在汽车工业、航空工业、电子通讯工业中有广泛的应用,并取得了很好的效果,但是其合金化理论研究还很薄弱,一些重要的热力学数据还很缺乏,因此,很有必要对镁合金的热力学性质进行研究。其中合金的过剩函数和组元活度及其相互作用系数是合金热力学性质研究的一个重要方面。由于高温实验的复杂性和精确度的不确定性,通过实验直接测定合金系的这些系数受到了很大限制。所以,运用合金的热力学性质,通过计算得到合金的这些热力学参数是非常有意义的。在各种预测合金热力学性质的模型中,Miedema模型和嵌入原子模型是近年来发展得较为完善的模型。通过计算比较,选用了对镁基合金计算准确性较高的Miedema模型,从而,本文运用Midema合金生成焓模型系统的研究了Mg与元素周期表ⅡB～ⅤA族中大部分金属元素构成的二元合金液态和固态时的生成焓,进而推导了活度计算公式,计算了这些合金中溶质组元的活度曲线。同时将Miedema模型和Kohler、Toop、周国治模型结合,预测了Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-Mn-Sc叁元合金中溶质组元的极稀溶液活度系数、活度相互作用系数和自相互作用系数。运用自由体积模型,计算了过剩熵,修正了前面推导出的活度计算式,并用该公式计算了Mg-Al和Mg-Zn合金溶质组元的活度曲线。最后,运用差热分析(DSC)测量了Mg-Al合金相图中富镁端(0~5wt%Al)的固、液相线,从中提取信息估算了合金中Mg的活度,对前面的计算值进行了验证。通过研究表明,Miedema合金生成焓模型对镁基合金是适用的。在预测合金生成焓方面该模型预测的生成焓正负号与实验值和相图信息完全相符,预测准确性也较高,同时能够反应合金生成焓的变化趋势。由该模型导出的活度计算式预测的镁基二元合金溶质组元的活度曲线与实验值符合较好,而由此结合Kohler、Toop和周国治模型预测的溶质组元的极稀溶液活度系数、活度相互作用系数和自相互作用系数的准确性也较高。对过剩熵的计算表明,大部分二元合金过剩熵较生成焓始终偏小,对溶质组元活度的计算的影响很小,在准确度要求不高的情况下是可以忽略的。通过实验得到相图从而计算的活度值与Miedema模型导出的活度计算式的计算结果符合得很好。
参考文献：
[1]. Wilson方程和正规溶液模型在铝基液态合金体系中的比较研究[D]. 管洪涛. 昆明理工大学. 2003
[2]. 熔渣—粗锡—炉气相平衡的分子热力学研究[D]. 满华刚. 昆明理工大学. 2016
[3]. 二元系形成焓模型研究及其在铝合金热力学计算中的应用[D]. 王志良. 东北大学. 2009
[4]. 镁合金的热力学性质计算研究[D]. 周鸿翼. 重庆大学. 2006
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