本文關(guān)鍵詞：多元Al合金擴散系數(shù)研究及擴散行為模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Al合金作為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料,具有良好的力學(xué)性能、耐腐蝕性、熱傳導(dǎo)性和鑄造性能,被廣泛應(yīng)用于微電子、汽車和航空等領(lǐng)域。在優(yōu)化Al合金成分以及在熱處理過程中了解溫度、時間和成分對材料性質(zhì)的影響時,相圖熱力學(xué)和擴散動力學(xué)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。目前,文獻中已有各種多元合金熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫的報道,但還沒有相關(guān)擴散數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)報道,對三元和多元合金尤其如此。一般來說,三元和多元合金的擴散系數(shù)實驗數(shù)據(jù)十分有限,而且不同來源的數(shù)據(jù)經(jīng)常不一致。研究表明：由各相的原子移動性參數(shù)和熱力學(xué)因子可以建立多元系的擴散系數(shù)矩陣。原子移動性參數(shù)可以通過優(yōu)化二元和三元系的實測擴散系數(shù)獲得。 本論文以多組元鋁合金中的Al-Cu-Mg-Mn-Ni-Zn體系為研究對象,力求建立部分重要合金子體系精準(zhǔn)的擴散動力學(xué)數(shù)據(jù)庫,主要研究內(nèi)容有： (1)收集并嚴(yán)格評估了文獻中關(guān)于Al-Mg,Cu-Mg和Al-Cu-Mg合金fcc相實測的各種擴散系數(shù)。采用耦合第一性原理、半經(jīng)驗公式和CALPHAD (CALculation of PHAse Diagram)的方法得到了Mg在Cu的fcc相中的雜質(zhì)擴散系數(shù)。采用DICTRA (DIffusion Controlled TRAnsformation)軟件建立了Al, Cu, Mg在Al-Cu-Mg合金fcc相中精準(zhǔn)的原子移動性參數(shù),在此基礎(chǔ)上預(yù)測了一系列二元系和三元系的成分距離曲線和擴散通道,并與實驗測定值對比來驗證本工作所獲得的原子移動性參數(shù)和擴散系數(shù)的可靠性。 (2)采用DICTRA軟件在嚴(yán)格評估了文獻中關(guān)于二元Cu-Mn,Ni-Mn, Cu-Ni, Mn-Zn體系和三元Cu-Mn-Ni, Cu-Mn-Zn, Ni-Mn-Zn體系fcc相實測的各種擴散系數(shù)的基礎(chǔ)上,建立了Cu,Mn,Ni在Cu-Mn-Zn合金fcc相、Cu, Mn, Zn在Cu-Mn-Zn合金fcc相和Ni,Mn, Zn在Ni-Mn-Zn合金fcc相中的原子移動性參數(shù)。利用所得參數(shù)計算了二元和三元體系的雜質(zhì)擴散系數(shù)、示蹤擴散系數(shù)和互擴散系數(shù),結(jié)果與實驗值吻合得很好。利用原子移動性參數(shù)還預(yù)測了一系列二元系和三元系的成分距離曲線、擴散通量和擴散通道,重點分析了合金中柯肯達爾效應(yīng)的原理,計算了柯肯達爾面遷移速率和遷移量。 (3)收集并嚴(yán)格評估了文獻中關(guān)于四元Cu-Mn-Ni-Zn體系fcc相實測的互擴散系數(shù)和各種擴散行為信息。采用DICTRA次件在精確的二元和三元體系原子移動性參數(shù)的基礎(chǔ)上合理外推到Cu-Mn-Ni-Zn四元系。在此基礎(chǔ)上預(yù)測了一系列四元系擴散偶的成分距離曲線和三維空間中的擴散通道,并合理分析了合金擴散過程中的上坡擴散及零通量面等現(xiàn)象。
【關(guān)鍵詞】：Al合金 擴散動力學(xué) 擴散系數(shù) 擴散行為
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 引言11-12
• 1.2 材料設(shè)計12-13
• 1.3 擴散動力學(xué)13-22
• 1.3.1 擴散科學(xué)及其發(fā)展13-15
• 1.3.2 擴散原理15-19
• 1.3.3 擴散系數(shù)分類19-20
• 1.3.4 擴散系數(shù)的實驗測定20-22
• 1.4 擴散動力學(xué)的計算22-27
• 1.4.1 CALPHAD簡介22-23
• 1.4.2 動力學(xué)模型23-26
• 1.4.3 擴散動力學(xué)計算軟件DICTRA26-27
• 1.5 本工作的選題背景與研究內(nèi)容27-29
• 第二章 Al-Cu-Mg子體系的動力學(xué)研究29-46
• 2.1 Al-Cu-Mg體系研究背景29-30
• 2.2 Al-Cu-Mg體系原子移動性參數(shù)計算模型30-32
• 2.2.1 固溶體中的原子移動性參數(shù)模型30-31
• 2.2.2 半經(jīng)驗公式及第一性原理計算模型31-32
• 2.3 文獻數(shù)據(jù)評估32-35
• 2.3.1 Al-Mg體系文獻評估34-35
• 2.3.2 Cu-Mg體系文獻評估35
• 2.3.3 Al-Cu-Mg體系文獻評估35
• 2.4 優(yōu)化結(jié)果與討論35-45
• 2.4.1 Mg在fcc相Cu中的雜質(zhì)擴散系數(shù)35-36
• 2.4.2 原子移動性的建立36-42
• 2.4.3 擴散行為模擬42-45
• 2.5 本章小結(jié)45-46
• 第三章 Cu-Mn-Ni子體系的動力學(xué)研究46-68
• 3.1 Cu-Mn-Ni體系研究背景46
• 3.2 Cu-Mn-Ni體系原子移動性參數(shù)計算模型46-49
• 3.2.1 固溶體中的原子移動性參數(shù)模型46-47
• 3.2.2 柯肯達爾面遷移模型47-49
• 3.3 文獻評估49-52
• 3.3.1 Cu-Mn體系文獻評估50
• 3.3.2 Ni-Mn體系文獻評估50
• 3.3.3 Cu-Ni體系文獻評估50-51
• 3.3.4 Cu-Mn-Ni體系文獻評估51-52
• 3.4 優(yōu)化結(jié)果與討論52-67
• 3.4.1 原子移動性的建立52-62
• 3.4.2 擴散行為模擬62-67
• 3.5 本章小結(jié)67-68
• 第四章 Cu-Mn-Zn子體系的動力學(xué)研究68-77
• 4.1 Cu-Mn-Zn體系研究背景68
• 4.2 Cu-Mn-Zn體系原子移動性參數(shù)計算模型68-69
• 4.3 文獻評估69-70
• 4.3.1 Mn-Zn體系文獻評估70
• 4.3.2 Cu-Mn-Zn體系文獻評估70
• 4.4 優(yōu)化結(jié)果與討論70-76
• 4.4.1 原子移動性的建立70-72
• 4.4.1.1 Mn-Zn體系71-72
• 4.4.1.2 Cu-Mn-Zn體系72
• 4.4.2 擴散行為模擬72-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 第五章 Cu-Mn-Ni-Zn子體系的動力學(xué)研究77-96
• 5.1 Cu-Mn-Ni-Zn體系研究背景77
• 5.2 Cu-Mn-Ni-Zn體系原子移動性參數(shù)計算模型77-80
• 5.2.1 固溶體中的原子移動性參數(shù)模型77-78
• 5.2.2 互擴散系數(shù)的擴散通量及零通量面78-80
• 5.3 文獻評估80
• 5.4 優(yōu)化結(jié)果與討論80-94
• 5.4.1 原子移動性的建立80-81
• 5.4.2 擴散行為模擬81-94
• 5.5 本章小結(jié)94-96
• 第六章 研究總結(jié)及展望96-98
• 6.1 結(jié)論96
• 6.2 展望96-98
• 參考文獻98-106
• 致謝106-107
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果107-108

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本文編號：358805