二元合金边际固溶度的嵌入原子方法研究

摘要

合金的边际固溶度是组成合金相图的重要参数。现在已有相图数据一般是通过实验测定或热力学方法及第一原理方法计算得到。嵌入原子方法已成功应用于计算合金形成焓、表面聚集、空位形成能等，说明该方法在计算合金相关性能方面是成功的。考虑到嵌入原子方法这方面的优势，本文将此方法与热力学理论结合起来，研究了Mo-Pd和Cr-Ni两个bee-fee交叉结构的二元合金在不同温度下的边际固溶度，得到了一些有意义的结果。 分别按bcc和fcc结构，应用MAEAM模型计算了Mo-Pd二元合金在1473K和2028K的自由能.成分曲线，计算中考虑了组态自由能。利用公切线方法得到：在1473K，Pd在Mo(α相)中的边际固溶度为0.6at％，Mo在vd(β相)中的边际固溶度为26.8at％；在包晶温度2028K附近，Pd在Mo(α相)中的边际固溶度为1.1at％，Mo在Pd(β相)中的边际固溶度为29.5at％。并且根据自由能-成分曲线对合金的相稳定性进行了分析，同时分析了误差产生的可能原因。 应用MAEAM模型，同时考虑了组态自由能和振动自由能，分别按bcc和fcc结构计算了Cr-Ni二元合金在1550K的自由能.成分曲线，得到了该合金在1550K的边际固溶度。即：Ni在Cr(γ相)中的边际固溶度为6at％，Cr在Ni(α相)中的边际固溶度为51at％。并对相稳定性及误差产生的可能原因进行了分析。 本文首次将嵌入原子方法用于研究bcc-fcc交叉结构二元合金的边际固溶度，计算中考虑了合金组态熵及振动熵对自由能的影响。研究结果与其他理论结果及实验结果的误差较小，总体上符合较好，说明用嵌入原子方法来研究bee-fcc交叉结构二元合金的边际固溶度是可行的，本文的研究是成功的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1合金相理论

1.1.1相图的涵义

1.1.2合金相图的种类

1.1.3合金相图的建立方法

1.1.4合金中的相组成物

1.1.5影响金属固溶度的因素

1.1.6公切线方法

1.2本论文研究的主要内容和科学意义

第二章边际固溶度的计算方案

2.1嵌入原子方法介绍

2.1.1嵌入原子方法理论的发展

2.1.2改进分析型嵌入原子方法

2.2嵌入原子方法在合金边际固溶度计算中的应用

第三Mo-Pd二元合金边际固溶度的MAEAM模型研究

3.1引言

3.2计算结果与讨论

第四Cr-Ni二元合金边际固溶度的MAEAM模型研究

4.1引言

4.2计算结果与讨论

第五章总结与展望

5.1主要结论

5.2本论文的创新点

5.3后续工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表及完成的论文

致谢