原位金屬基復(fù)合材料擴(kuò)散動力學(xué)與反應(yīng)熱力學(xué)的研究.pdf

1、基于多元合金熔體熱力學(xué)活度理論，并結(jié)合Darken方程，Onsager互易關(guān)系和硬球理論，本文建立了二元和三元液態(tài)合金擴(kuò)散系數(shù)的預(yù)測和計(jì)算模型，并進(jìn)行了驗(yàn)證。該模型的優(yōu)點(diǎn)在于僅僅依靠合金元素本身的物理參數(shù)即可獲得熱力學(xué)因子和自擴(kuò)散系數(shù)，進(jìn)一步可以得到幾乎所有二元和三元液態(tài)合金的擴(kuò)散系數(shù)。 應(yīng)用上述預(yù)測模型分別系統(tǒng)分析了原位自生合成TiB2/Al復(fù)合材料和AlN/Mg復(fù)合材料的反應(yīng)熱力學(xué)和擴(kuò)散動力學(xué)，并深入討論了合金元素對有效增強(qiáng)

2、相析出機(jī)制的影響規(guī)律。 在原位自生TiB2/Al復(fù)合材料體系中，結(jié)果表明：合金元素如Cu, Fe, Mg, V, Ni, La和Zr抑制Ti的擴(kuò)散，而合金元素Si則促進(jìn)了Ti的擴(kuò)散；合金元素Mg, Si和Cu的添加促進(jìn)了B原子的擴(kuò)散，而合金元素Fe, V, Ni, La和Zr抑制了B的擴(kuò)散。結(jié)合TiB2/Al復(fù)合材料的熱力學(xué)，可以得出以下結(jié)論：(1) Si的作用最為特殊，從熱力學(xué)上看，Si對TiB2的形成幾乎沒有影響；但從動力學(xué)

3、上來看，Si對促進(jìn)Ti和B的擴(kuò)散的影響較大。(2) 適量的熱力學(xué)促進(jìn)元素和適量的動力學(xué)元素匹配才能形成有效增強(qiáng)相TiB2，即不但要考慮相圖而且要考慮動力學(xué)因素才能形成有效增強(qiáng)相TiB2。 在原位自生AlN/Mg復(fù)合材料體系中，結(jié)合反應(yīng)熱力學(xué)和擴(kuò)散動力學(xué)，可以得出以下結(jié)論：合金元素Si, Zn和Cu的添加可以從動力學(xué)和熱力學(xué)上促進(jìn)AlN的生成；適量的熱力學(xué)促進(jìn)元素和適量的動力學(xué)元素匹配才能形成有效增強(qiáng)相AlN，即不但要考慮相圖而且