Ni-Ti-X(X=Al,Cu,Cr)體系擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)及PB-S和Bi-S體系熱力學(xué)研究.pdf

1、自二十世紀(jì)八十年代起，材料革新越發(fā)影響技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。鎳基高溫合金自上世紀(jì)三十年代后期開始研制，由于高溫下抗腐蝕抗磨損，表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作葉片，燃燒室等，是現(xiàn)代重要的新型材料之一。經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)發(fā)展研究，我國目前已形成了眾多鎳基高溫合金體系，但日益發(fā)展的動(dòng)力、航空以及航天等工業(yè)對性能更佳的鎳基合金仍有需求，此外由于高溫合金的工作溫度較高，對其新型材料的實(shí)驗(yàn)研究有一定的難度。因此進(jìn)一步了解鎳

2、基高溫合金的顯微組織，加工和性能的關(guān)系，完善鎳基合金材料的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫，采用現(xiàn)代材料設(shè)計(jì)方法研究新型鎳基材料尤為重要。
　　現(xiàn)代材料設(shè)計(jì)方法以相圖熱力學(xué)計(jì)算和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)計(jì)算模擬結(jié)合的計(jì)算設(shè)計(jì)方法為主導(dǎo)。材料熱力學(xué)及材料動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫是進(jìn)行合金材料物理冶金過程模擬計(jì)算、材料結(jié)構(gòu)以及性能預(yù)測等研究工作的重要信息基礎(chǔ)。材料熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫的建立有利于多組元體系相平衡等多種熱力學(xué)信息的檢索與應(yīng)用，而通過建立材料動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫則能更高效地獲

3、得并調(diào)用多組元體系相中不同種類的擴(kuò)散系數(shù)。因而，采用結(jié)合熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)信息的材料計(jì)算方法對于當(dāng)代多組元體系合金進(jìn)行研究開發(fā)，可以對所要設(shè)計(jì)的新型材料的性能進(jìn)行預(yù)測，避免傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的盲目性，有利于提高材料設(shè)計(jì)的效率，降低材料研發(fā)的成本。當(dāng)前相關(guān)的鎳基合金動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫不盡完善。因此，進(jìn)行鎳基合金體系擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的計(jì)算，并建立鎳基合金動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫，對于新型鎳基材料研發(fā)具有重要理論價(jià)值和實(shí)際意義。本研究選擇鎳基合金中三個(gè)重要體系fcc Ni-Cu-

4、Ti，fcc Ni-Al-Ti，fcc Ni-Cr-Ti作為研究對象，在擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，綜合系統(tǒng)收集和評(píng)估的相關(guān)體系的熱力學(xué)信息和擴(kuò)散信息，運(yùn)用DICTRA軟件優(yōu)化三個(gè)三元體系中原子移動(dòng)性參數(shù)，并通過計(jì)算模擬擴(kuò)散偶的濃度曲線，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比以驗(yàn)證所獲得的原子移動(dòng)性參數(shù)的準(zhǔn)確性和有效性。另外，本研究也以二元體系Pb-S和Bi-S作為熱力學(xué)研究對象，通過建立體系各相熱力學(xué)模型并進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算獲得自洽的Pb-S和Bi-S二元體系熱力學(xué)