《含摩爾體積的Al-Mg-Si-Cu相圖熱力學研究》是依託中南大學，由劉樹紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：含摩爾體積的Al-Mg-Si-Cu相圖熱力學研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉樹紅
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
材料的性能很大程度上取決於其微觀結構，即在凝固和後續熱處理過程生成相的種類和含量、枝晶間距、微觀偏析等。準確的熱力學和熱物理性質數據是對微觀結構演變進行定量描述的必備條件。摩爾體積是描述凝固和沉澱析出過程重要熱物性參數之一，而許多多元合金體系因缺少摩爾體積數據而使微觀結構演變模擬受到很大限制。本項目擬以Al-Mg-Si-Cu體系為研究對象，在獲得多元合金熱力學和摩爾體積數據方面取得實質性進展：（1）耦合關鍵實驗、相圖計算和第一性原理計算建立該體系的熱力學資料庫；（2）由第一性原理準諧近似方法獲得有限溫度下各相的熱膨脹係數、摩爾體積等數據；（3）結合實測數據，利用相圖計算方法獲得描述各相摩爾體積的模型參數並添加到熱力學資料庫中，獲得含摩爾體積的Al-Mg-Si-Cu體系相圖熱力學資料庫。本項目的完成可為多元合金體系的微觀結構演變模擬提供可靠的熱力學和摩爾體積數據並擴大相圖計算方法的套用領域。
結題摘要
材料的性能很大程度上取決於其微觀結構，即在凝固和後續熱處理過程生成相的種類和含量、枝晶間距、微觀偏析等。準確的熱力學和熱物理性質數據是對微觀結構演變進行定量描述的必備條件。摩爾體積是描述凝固和沉澱析出過程重要熱物性參數之一，而許多多元合金體系因缺少摩爾體積數據而使微觀結構演變模擬受到很大限制。研究工作圍繞以Al-Mg-Si-Cu 為代表的Al 基體系的熱力學和摩爾體積等熱物性參數為研究對象開展了系統研究。項目執行期內，在國際刊物發表標註本項目資助號論文15 篇（其中，SCI 收錄論文14 篇，EI 收錄論文13篇）。主要研究成果有：（1）採用X射線衍射、掃描電鏡、電子探針、差示熱掃描等實驗研究了Al-Mg-Si-Cu四元系及邊界三元系的相關係，採用第一原理計算方法與熱力學計算相結合獲得了一套描述Al-Mg-Si-Cu四元系的熱力學參數；（2）採用CALPHAD技術獲得了可描述Al-Mg-Si-Cu體系熔體相摩爾體積隨成分、溫度、壓力變化的參數，並構築了包含摩爾體積的描述Al-Mg-Si-Cu體系的熱力學資料庫；（3）採用拓展的CALPHAD方法，基於文獻中實驗數據，構築了描述Al-Cu-Mg-Si四元體系的粘度的資料庫並預測了部分商業鋁合金隨溫度變化的粘度數據，預測結果可以合理地描述實驗數據;（4）對多元Al合金中一些重要體系的擴散係數進行了實驗測定和計算模擬。研究成果發表J. Mater. Sci.、Metall. Mater. Trans. A、J. Alloys Compd.、Thermochim. Acta、CALPHAD 等國際刊物上。研究工作為多元合金體系的微觀結構演變模擬提供可靠的熱力學和熱物性質數據並擴大相圖計算方法的套用領域提供了重要參考。
