稀土鎂合金體系相圖測定和熱力學(xué)模擬及應(yīng)用.pdf

1、鎂合金是最輕的金屬材料之一，被應(yīng)用在航天航空、汽車和3C電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，是熱門的鋁合金替代材料。但是由于普通鎂合金高溫力學(xué)性能和抗蠕變性能差，鎂合金的應(yīng)用受到很多的限制。研究結(jié)果表明，添加稀土元素能顯著改善鎂合金高溫性能，這主要是由于鎂元素和稀土元素會(huì)形成高溫穩(wěn)定的化合物。所以了解稀土鎂合金相圖以及鎂和稀土元素之間的相互作用關(guān)系是非常必要的，這可以為研究者們開發(fā)新的鎂合金提供依據(jù)。
　　本論文以多元稀土鎂合金(Mg-La-Nd、M

2、g-Gd-La和Mg-Gd-Mn-Sc)為研究目標(biāo)，通過實(shí)驗(yàn)測定（擴(kuò)散偶和合金法）獲得相關(guān)溫度的等溫截面圖，并基于收集前人研究結(jié)果利用CALPHAD(CALculation of PHAse Diagram)方法獲建立相關(guān)體系的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫，最后簡要分析了該數(shù)據(jù)庫在合金體系中的應(yīng)用。本工作的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過擴(kuò)散偶和合金法，測定了Mg-La-Nd三元系500℃相平衡關(guān)系。發(fā)現(xiàn)了由于添加Nd而穩(wěn)定的Mg41La5化合

3、物相，以及低溫穩(wěn)定的化合物相Mg2La。測定了Nd在化合物相Mg12La、Mg17La2和Mg2La，以及La在Mg41Nd的固溶度。研究結(jié)果顯示MgLa與MgNd，以及Mg3La與Mg3Nd形成連續(xù)固溶體。
　　(2)實(shí)測了Mg-Gd-La三元系500℃等溫截面圖;發(fā)現(xiàn)了由于Gd元素添加而穩(wěn)定的Mg41La5化合物相;測定了Gd在化合物相Mg12La、Mg17La2和Mg41La5，以及La在Mg5Gd和Mg2Gd的固溶度。Mg

4、Gd與MgLa，以及Mg3Gd與Mg3La分別形成連續(xù)固溶體Mg(Gd，La)和Mg3(Gd，La)。
　　(3)實(shí)測了Mg-Gd-Mn三元系500℃等溫截面圖。結(jié)合本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和已報(bào)道的相圖數(shù)據(jù)，對Mg-Gd-Mn體系進(jìn)行了熱力學(xué)優(yōu)化，獲得了一套描述各相的自由能的熱力學(xué)參數(shù)，計(jì)算的等溫截面圖與實(shí)驗(yàn)測定的基本一致。利用優(yōu)化的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了個(gè)案研究。
　　(4)建立了Mg-Gd-Mn-Sc四元熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫:通過相圖和相選擇規(guī)