《鋁基非晶合金相圖與微合金化》是依託中南大學，由劉立斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋁基非晶合金相圖與微合金化
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉立斌
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋁基非晶合金的非晶形成能力差已成為其套用的主要障礙，利用Ca、Sr、Ba微合金化有可能成為提高其非晶形成能力的重要途徑。由於Al基非晶合金的特點，許多預測其它非晶合金的非晶形成能力的經驗方法並不適用於Al基非晶合金，Al基非晶合金的非晶形成能力需要結合結晶熱力學與動力學進行預測，準確的相圖熱力學資料庫是這一預測方法的基礎。本項目擬綜合運用平衡合金法、擴散多元結和相圖熱力學計算方法，系統研究Al-(Ni,Co)-(Y,Gd)-（Ca,Sr,Ba）多元相圖，建立相應的相圖熱力學資料庫，計算該體系不同成分合金的結晶驅動力、熔化焓和熔化溫度，並結合表面能和粘度計算的經驗公式，運用JMAK方程計算出不同合金的等溫冷卻轉變曲線（TTT曲線）和製備非晶所需的臨界冷卻速度，探討Ca、Sr、Ba微合金化對鋁基非晶合金非晶形成能力的影響，預測微合金化最佳成分範圍，為鋁基非晶合金製備提供關鍵基礎數據。
結題摘要
鋁基非晶合金的非晶形成能力差已成為其套用的主要障礙，利用Ca、Ba微合金化有可能成為提高其非晶形成能力的重要途徑。由於Al基非晶合金的特點，許多預測其它非晶合金的非晶形成能力的經驗方法並不適用於Al基非晶合金，Al基非晶合金的非晶形成能力需要結合結晶熱力學與動力學進行預測，準確的相圖熱力學資料庫是這一預測方法的基礎。 本項目運用合金法測量了Al-Co-Y三元體系 1173K、Al-Ni-Ca 三元體系673 K與873 K、Al-Ca-Y三元體系873 K、Al-(Y,Gd,Dy)-Zr 三元系873K與Al-Cu-Nd 673K的等溫截面；結合第一原理計算的化合物的形成焓對Al-Ba、Al-Gd、Gd-Zr 3個二元體系和Al-Co-Gd、Al-Ni-Ca、Al-Ni-Ba、Al-(Y,Gd,Dy)-Zr、Al-Cu-(Nd,Yb) 8個三元體系進行了熱力學評估，獲得了可靠的Gibbs自由能參數，建立了Al（鋁）-RE（稀土）-AE（鹼土金屬）體系相圖熱力學資料庫。 發展了結合最小驅動力法則和最小臨界冷卻速度來預測非晶形成能力的方法，利用上述熱力學資料庫計算了Al-Co-Gd、Al-Ni-Y、Al-Ni-Ba、Al-Ni-Zr等體系的液相結晶等驅動力面，運用最小驅動力準則，預測了這些體系具有最佳非晶形成能力的成分範圍。運用JMAK方程計算了一系列Al-Co-Gd合金及不同Ca含量Al-Ni-Y-Ca合金的TTT曲線，得到了獲得非晶最小臨界冷卻速度，找出了Al-Co-Gd體系和Al-Ni-Y-Ca體系最佳鋁基非晶合金成分，並利用甩帶法製備了Al-Ni-Y-Ca非晶合金，驗證了上述計算結果。 上述研究成果對進一步開發具有更高非晶形成能力的鋁基非晶合金材料具有重要參考價值。此外，本項目所構建了Al（鋁）-TM（過渡金屬）-RE（重稀土）-AE（鹼土金屬）體系多元相圖熱力學資料庫，還可以用來研究稀土、鹼土金屬合金化對鋁合金組織與性能的影響， 模擬鋁合金在凝固與熱處理過程中的組織演變；所提出的預測非晶形成能力的方法也可以用於其它合金體系非晶形成能力的預測。
