CoCrFeNiMn系高熵合金热力学研究

热力学性质在高熵合金设计中起着重要作用,利用可靠的热力学模型进行理论计算来获取合金关键热力学数据已成为一种重要而有效的途径。利用现有二元热力学数据和改进的分子相互作用模型(M-MIVM)对CoCrFeNiMn系高熵合金固溶体的混合吉布斯自由能、混合焓、混合熵、过量吉布斯自由能、过量熵进行预测,同时考虑原子尺寸差异,从热力学角度评估该高熵合金形成的可能性、相稳定性和结构稳定成分。研究结果表明：CoCrFeNiMn体系满足高熵合金的热力学判据,易于形成五元高熵合金;在低Fe、高Ni和高Mn的条件下,该合金体系的混合自由能更负,结构越稳定,Co_0.15Cr_0.15Fe_0.1Ni_0.3Mn_0.3是一个较优的合金成分设计方案;在高温条件下,该合金体系的混合自由能显著下降,合金稳定性增强。研究可为CoCrFeNiMn系高熵合金设计提供较为可靠的热力学数据和理论指导。     

采用单一组元无限稀活度系数预测二元离子液体在全浓度的两组元活度

根据不同温度下单组元的无限稀活度系数的实验值,采用牛顿迭代法求解了分子相互作用体积模型（MIVM）参数,并用获得的参数计算出二元系全浓度的活度系数。通过与二元系全浓度的活度系数实验值对比,验证结果表明MIVM在合金二元体系中的总平均相对误差为4.21%、在离子液体二元体系中总平均相对误差为9.60%,这表明了该方法具有较好的准确性和可靠性,并且仅采用单一组元无限稀活度系数就能确定模型参数的方法目前未见报道。在此基础上,应用MIVM和NRTL方程计算了水和丁醇在不同离子液体中的二元系活度系数,其总平均相对误差分别为0.64%与8.39%（水+离子液体）、1.16%与3.47%（丁醇+离子液体）。这表明在对水/丁醇+离子液体二元系无限稀活度系数的计算中,MIVM的计算精度比NRTL方程更好。据此预测了[DoMIM][NTf2]、[EMIM][TCM]、[N1112OH][NTf2]分别与水、丁醇组成的二元体系全浓度活度系数。这为工业生产丁醇提供了更为可靠的热力学基础数据,也为离子液体体系热力学性质计算提供了一种可供选择的热力学模型。     

几何模型应用于液态合金时体系对称性的一个热力学判据

针对液态合金提出以正规溶液作为判断实际体系对称性的热力学基准,将Toop法、周国治法、Kohler法以及新一代几何模型4种几何模型应用于10个液态合金体系的活度预测,比较预测效果的差异。结果表明,采用正规溶液模型作为判断实际体系对称性的热力学判据是方便可靠的。在4种模型中,Toop模型预测效果最好,所需参数最少。新一代几何模型(Chou’)预测效果较好,所需参数最多。Kohler和周国治(Chou)模型预测效果相对较差,所需参数数量较多。     

Al—Sc合金热力学性质的研究

以Ｍｉｅｄｅｍｍａ二元合金生成热模型为基础,结合一些基本热力学关系式,利用元素的基本性质计算了１７３３Ｋ下Ａｌ－Ｓｃ合金中组元钪的活度及合金的部分热力学函数。结果表明,在１７３３Ｋ下,溶液中钪的行为相对拉乌尔定律存在较大的负偏差;混合焓,过剩自由与过剩熵在整个浓度范围内均匀负值;     

铟-锡合金真空蒸馏气-液平衡研究

在系统压力5 Pa～10 Pa、蒸馏温度1470 K～1570 K条件下,开展了铟-锡（In-Sn）二元合金真空蒸馏实验研究,结果表明随着蒸馏温度升高,液相中In含量从14.31 wt. %降至0.01 wt. %,表明真空蒸馏可有效分离In-Sn合金。采用分子相互作用体积模型（MIVM）计算In-Sn合金组元的活度,计算值与实验值的平均标准偏差分别为±0.0113、±0.0154,平均相对偏差分别为±11.8134%、±11.7322%,表明采用MIVM预测In-Sn合金组元的活度是可靠的。在此基础上,采用MIVM预测In-Sn合金体系的气-液平衡（VLE）数据,并与实验值进行对比,二者吻合,表明采用MIVM预测铟基合金体系的VLE是可靠的,可用于指导真空蒸馏分离铟基合金。本研究将模型预测与真空蒸馏实验相结合,不仅验证了MIVM的可靠性,还优化了真空蒸馏分离铟基合金的工艺参数,为真空蒸馏分离提纯铟基合金或处理含铟复杂物料提供指导。     

无限稀金属溶液的活度系数与温度的关系及其应用

在热力学近似和实验数据验证的基础上,推证出无限稀金属溶液的活度系数与温度的关系为lnу_i~∞=b/T α通过此式,可将Wilson方程推广到由某温度下无限稀金属溶液的实验数据■和■估算所需温度下二元和三元液态合金的热力学性质。     

BaO-TiO_2-ZrO_2系热力学优化与计算及其应用

评估了ZrO2 TiO2 系现有相图和热力学数据 ,利用CALPHAD技术优化计算了其相图。采用替换式溶体模型来处理液相和固溶体相 ,ZrTiO4 用化合物能量模型来描述 ,ZrTi2 O6则处理为线性化合物。再利用己获得的BaO TiO2 系的相图和热力学数据 ,预测了ZrO2 TiO2 BaO体系相图。最后研究了BaTi4 O9 ZrO2 系介质谐振器材料的微波介电性能。并以ZrO2 TiO2 BaO相图知识作指导设计符合性能要求的微波介电陶瓷材料     

BaO—TiO2—ZrO2系热力学优化与计算及其应用

评估了ZrO2-TiO2系现有相图和热力学数据，利用CALPHAD技术优化计算了相图，采用替换式溶体模型来处理液相固溶体相,ZrTiO4用化合物能量模型来描述，ZrTi2O6则处理为线性化合物，再利用己获得的BaO-TiO2系的相图和热力学数据，预测了ZrO2-TiO2-BaO体系相图，最后研究了BaTi4O9-ZrO2系介质谐振器材料的微波波介电性能。并以ZrO2-TiO2-BaO相图知识作指导设计符合性能要求的微波介电陶瓷材料。     

钼合金耐火材料液相烧结性能热力学研究

利用文献已有的体系热力学数据, 采用计算材料学的方法计算了Cu-Ni、Cu-Mo、Ni-Mo 3个二元体系相图, 并热力学外推了Mo-Ni-Cu三元体系1 273 K等温截面图, 发现在富Mo角存在一个狭小的液相区, 表明在1 273 K的温度下已通过添加适量的铜镍固溶液可改善Mo合金的液相烧结性能, 并实验验证了计算结果。     

铅锑二元系热力学性质的研究

本文根据Langmuir方法测定了Pb-Sb系在903K、973K、1073K三个温度下的活度,并用回归分析法求得了该二元系在903—1073K内两组元的活度系数与N_(pb)关系的数学模型为近似半规则溶液模型:■文中还进一步导出了该二元系的偏微分和积分热力学函数。     

高炉炉缸区域Ti(C,N)形成条件的热力学分析

为了解含钛铁矿高炉冶炼中Ti(C,N)随物化条件变化的生成规律与分布趋势,引入Ti(C,N)的非理想状态,应用Wagner公式和改进的MIVM(M-MIVM)计算了Ti在碳饱和的Fe-C-Ti熔体中的溶解度。研究了Ti(C,N)从Al_2O_3-CaO-SiO_2-TiO_2熔渣中形成的临界条件及其影响因素。结果显示,在引入Ti(C,N)的非理想状态后,Ti在碳饱和Fe-C-Ti熔体中的溶解度、从熔渣中生成Ti(C,N)固溶体TiO_2平衡含量的计算值均与实验数据吻合良好,计算效果均优于前期的研究;在高炉冶炼过程中,适当降低炉缸区域的温度、提高炉渣碱度、降低渣中Al_2O_3含量、提高炉气总压、降低氮气分压均可抑制碳氮化物的生成;所设计的相平衡研究方法合理可行。研究可为含钛物料高炉冶炼的基础理论研究提供一定的参考。     

电化学析氢镍基合金材料研究进展

氢气作为一种新型绿色的可再生能源,不仅能有效缓解能源危机问题,而且还可以保护环境。过渡金属镍发现在碱性溶液中具有较高的析氢活性;由于邻近杂原子具有改变镍原子表面吸附能/解吸能的能力,还可以为某些中间体提供吸附/解吸中心,因此镍基合金的形成更有利于促进镍的电化学析氢反应。本文综述了近年来二元及多元镍基合金材料的制备方法,探讨了材料结构与电催化析氢性能之间的联系。并在此基础上,对电催化析氢镍基合金材料的研究方向和应用前景进行了展望。     

含Cu^(2+)电解质溶液活度系数预测北大核心

采用电解质分子相互作用体积模型eMIVM(Electrolyte Molecular Interaction Volume Model)与它的能量项eMIVM-ET(Energy term of eMIVM)分别对含Cu^(2+)的20个单电解质溶液的活度系数进行拟合,并对含Cu^(2+)的5个两电解质溶液的所有组分活度系数进行预测。结果表明:两个模型对含Cu^(2+)单电解质溶液活度系数的拟合效果均较好,eMIVM模型预测的拟合平均偏差和平均相对误差分别为0.0598和6.4%,eMIVM-ET模型预测的分别为0.0163和3.0%;对含Cu^(2+)的两电解质溶液的所有组分活度系数预测时,eMIVM-ET模型的预测效果要比eMIVM模型的好,eMIVM-ET模型预测时的平均偏差和平均相对误差分别为0.0844和18.2%;在含Cu^(2+)电解质溶液的热力学计算中,与eMIVM模型相比,eMIVM-ET模型更适合作为一个可供选择的预测模型。     

基于热力学法的风机效率数学模型与应用

风机效率测量对风机安全、高效、经济运行至关重要,传统效率测量方法费时、费力。通过热力学基本方程建立风机效率数学模型,在理论和试验研究基础上对模型进行优化。结果表明运用数学模型测量效率简单、方便、准确,在工程实践中具有广阔的应用前景。     

Palladium-rare-earth metal alloys-advanced materials for hydrogen power engineering

Hydrogen of no less than 99. 999 , (vol. fraction) purity is a principal power media of hydrogen power engineering. A single method for the preparation of high purity hydrogen consists in its separation from vapour-gas mixtures via the selective diffusion of hydrogen through a palladium membrane. The rate of hydrogen diffusion and the strength and stability during the operation in aggressive gases are important characteristics of palladium membranes. The increase in the strength, plasticity, and hydrogen-permeability of membrane alloys can be reached by alloying palladium with the formation of solid solutions.The formation of wide ranges of palladium-rare-earth metal (REM) solid solutions is an interesting feature of palladium. Earlier, we have shown that the alloying of Pd with REM substantially increases the rate of hydrogen diffusion and markedly increases the strength of palladium on retention of the adequate plasticity.In this work, we have studied alloys of the Pd-Y and Pd-Y-Me systems. It was shown that the following conditions should be satisfied to prepare high-quality alloys exhibiting high service properties: (1)the use of high-purity components (whose purity is no less than 99.95,, mass fraction), in particular,high-purity Y prepared by vacuum distillation, and (2) holding the reached purity for the final product.For this purpose, we suggested a cycle of manufacturing operations including the preparation of a vacuumtight foil of 50 (m thick as the final stage.The hydrogen-permeability of the alloys was measured at different temperatures and hydrogen pressures. The instability of operation of binary Pd-Y alloys w alloying the composition with a Ⅷ Group metal. For example, the alloy of the optimum composition Pd-8Y-Me in the annealed state exhibits the following mechanical properties: HV= 75 kg/mm2 , σu = 58 kg/mm2 , and δ= 20,. Its hydrogen-permeability (QH2) measured as a function of the temperature exceeds that of the Pd-23Ag alloy (that is widely used by foreign companies) by a factor of 1.5-2; it is 3.6-4.7 m3/m2 hMPa0.5 at 300-600℃, respectively.The alloys exhibiting the high hydrogen-permeability combined with the high mechanical properties shows promise as materials for diffusion hydrogen purification devices whose productivity reaches tens thousands nm3/h.