世界著名的“金氏相图测定法”的创立者中南大学教授、博士生导师中国科学院院士金展鹏

金展鹏男,1938年11月出生,广西荔浦人,中共党员,中南大学材料科学与工程学院教授,博士生导师。他早年投身于材料科学,20世纪70年代开始进行相图热力学和相变动力学的研究。他发展了结构特点不同的相的热力学模型和相图优化计算方法,构筑了一系列金属合金、氧化锆基陶瓷及人工晶体材料的相图。发展了研究相图等温截面和等温四面体的多元扩散偶方法,     

计算机绘制完全固溶体相图

本文以理想溶液热力学理论为基础,以NiO—MgO完全固溶体相图为例,提供了一个应用微型计算机绘制相图的程序。根据热力学,对于能形成完全同溶体相图的二元系,只要已知二组成的熔点及摩尔熔化热,即可应用本程序绘制相图。     

相图及其在钛电解新工艺和钛合金设计中的应用

相图是材料设计的指导书、冶金工作者的地图和热力学数据的源泉.简要概述了近年来相图计算研究的进展,举例说明了Ti-C-O三元系及其亚二元系相图在钛电解新工艺研究中的应用及Ti-Al相图在钛合金设计中的应用,并在文献中列出了新的可靠的合金和化合物相图的来源.最后指出,进一步测定Ti-C-O三元系中TiC-TiO固溶体的精确固溶范围及其与其它相的相关系对于直接电解TiO2提取金属钛新工艺的工业化有重要意义.     

新一代飞机发动机用Nb基超高温材料设计系统开发EI

本研究利用CALPHAD方法,液相和端际固溶体相的自由能采用亚规则溶体模型来描述,金属间化合物相的自由能用亚点阵模型来描述,并结合相平衡实验结果和热力学性质的实验信息,对Nb-Al-Cr-Hf-Mo-Si-Ti体系合金相图进行了热力学优化与计算.计算结果与实验值取得了较好的一致性,得到一组自洽合理的热力学参数.本研究结合该体系相关合金相图热力学计算的文献报道,建立了Nb-Al-Cr-Hf-Mo-Si-Ti体系合金相图热力学数据库.该热力学数据库将为铌基高温合金材料研究与开发提供重要的基础热力学参数.     

新一代飞机发动机用Nb基超高温材料设计系统开发

本研究利用CALPHAD方法,液相和端际固溶体相的自由能采用亚规则溶体模型来描述,金属间化合物相的自由能用亚点阵模型来描述,并结合相平衡实验结果和热力学性质的实验信息,对Nb-Al-Cr-Hf-Mo-Si-Ti体系合金相图进行了热力学优化与计算.计算结果与实验值取得了较好的一致性,得到一组自洽合理的热力学参数.本研究结合该体系相关合金相图热力学计算的文献报道,建立了Nb-Al-Cr-Hf-Mo-Si-Ti体系合金相图热力学数据库.该热力学数据库将为铌基高温合金材料研究与开发提供重要的基础热力学参数.     

低压下用CO H_2气体制备人造金刚石的相图计算

用非平衡热力学耦合模型计算了低压下由CO＋H2气体制备人造金刚石的相图．这些相图与经典的平衡热力学理论计算的相图不同，都有一个金刚石生长区．金刚石生长区的存在是实现用CO＋H2气体制备人造金刚石的热力学基础．本文认为相图中的金刚石生长区是体系中超平衡氢原子和超平衡氧原子对金刚石相和石墨相不同作用的结果．不同压力下相图中金刚石生长区的范围稍有不同，压力降低时，金刚石生长区将向低CO浓度的方向移动．本文还将计算的结果与报道的实验结果进行了对比分析，两者基本相符．     

Ti-Si-C三元系组元化学位稳定性相图

收集并计算了Ti-SI-C三元系在1200度温度下各组元化合物的热力学数据,利用Ti-SI-C三元系在该温度下的平衡相图以及对碳化物未知热力学数据所做的估算,计算该三元系中各组元化学位并作出的相应的化学位稳定性相图。     

基于Pandat的Ti-Al系相图计算及热力学评估

基于相图计算理论,用Pandat 2016热力学计算软件、最新的钛合金数据库和热力学模型,计算研究了Ti-Al二元系相图。从相律、相图的特殊点、各相存在的范围、相变点等方面对其进行了详细的热力学评估。计算结果表明:计算相图和实验相图吻合得较好,其相对误差基本都在5%以内,为推广到三元或更高元体系相图奠定了基础。随后提出了一个新的计算Ti-Al二元系中(α+β)/β相变点的公式,其置信度为99.982%,与经验计算公式相比,计算更为准确,具有一定的参考价值和学术交流意义。     

多元Al合金的热力学和热物理数据库的建立及凝固过程显微组织演变的模拟

介绍了相图热力学及热物理性能数据库的建立方法;综述了国内外学者构筑多元Al合金相图热力学和热物理性能数据库的研究工作。并介绍了使用相场方法,使用热力学和热物理性能数据库模拟多元Al合金凝固时显微组织演变的几个实例。最后展望了新一代热力学和热物理性能数据库建立及凝固过程显微组织演变定量模拟未来的可能发展方向。     

相图计算的研究进展

相图计算已经成为材料设计、冶金和化工等过程模拟的重要工具,越来越受到人们的重视.概述了相图计算(CALPHAD)的发展现状,重点强调了相图计算中描述有序相的模型、量子力学第一性原理与相图计算方法的结合和热力学与动力学的结合,并简要预测了今后相图计算的发展方向.     

C-H-Cl气相体系生长金刚石的相图计算

用非平衡热力学耦合模型计算得到了C-H-Cl气相体系生长金刚石的相图,并与报道的实验结果符合很好．比起C-H体系生长金刚石的相图,该相图中的金刚石生长区明显移向低温方向,说明加入氯有利于降低金刚石的生长温度．通过化学反应机理的分析探讨了加入氯对金刚石生长温度和生长速率的影响．     

Au-Pt-Sn体系热力学参数及相图研究现状与展望

较为系统地介绍了Au-Pt-Sn系中二元及三元合金的相图及相关热力学参数研究进展,包括相图分析、合金相结构以及生成焓、结合能、吉布斯自由能等热力学参数,同时介绍了该系合金体系在钎焊和化学催化产业中的应用,并提出了扩大该系合金应用值得重视的一些问题。     

二元合金相图进展及基于第一性原理新方法

材料设计已成为各国争相发展的技术之一,作为材料制备的索骥图,相图及其热力学参数的计算方法受到了越来越多的重视.概述了相图及热力学研究的进展,对比分析了经典的热力学计算方法和前沿研究,并着重分析了目前流行的第一性原理计算和CALPHAD方法相结合的计算进展,提出并验证了基于第一性原理的带温度参数的热力学数据计算方法,展望了此类方法对预测材料物性和冶金设计优化的前景.     

Au-Pt-Sn体系相图及相关热力学参数的研究进展

较为系统地介绍了Au-Pt-Sn系中二元及三元合金的相图及相关热力学参数的研究进展,包括相图分析、合金相结构以及生成焓、结合能、吉布斯自由能等热力学参数,同时介绍了该系合金体系在钎焊和化学催化产业中的应用,并提出了扩大该系合金应用值得重视的一些问题。     

低压下用CO＋H2气体轩人造金刚石的相图计算

用非平衡热力学耦合模型计算了低压下由ＣＯ＋Ｈ２气体制备人造金刚石的相图，这些相图与经典的平衡热力学理论计算的相图不同，都有一个金刚石生长区，金刚石生长区的存在是实现用ＣＯ＋Ｈ２气体制备人造金刚石的热力一文认为相图中的金刚石生长区是体系中体系中超平衡氢原子和超平衡２氧原子对金刚石相和石上不同作用的结果，不同压力下相图中金刚石生长区的稍有不同，压力降低时，金刚石生长区将向低ＣＯ浓度的方向移动，本文还将     

新型MAX相的相图热力学研究

本研究通过使用相图计算(Calculation of Phase Diagrams, 简称CALPHAD)耦合第一性原理计算的方法, 以相图作为判断依据, 探究Ti₃AuC₂、Ti₃IrC₂、Ti₃ZnC₂和Ti₂ZnC新型MAX相在不同温度下的热力学稳定性。使用相图计算(CALPHAD)方法建立起研究体系的热力学数据库, 耦合第一性原理得到的新型MAX相生成焓数据, 最终得到包含新型MAX相的三元相图。研究结果表明Ti₃AuC₂、Ti₃IrC₂、Ti₃ZnC₂和Ti₂ZnC的MAX相具有很好的热力学稳定性, 与实验结果吻合。本研究为确定新型MAX相的热力学稳定性提供了系统的研究方法, 可应用于指导合成更多未知的MAX相材料。     

多组元合金的凝固热力学原理

以发展多元多相合金的凝固理论为目标，探讨了多组元合金自由能描述方法及其凝固过程的热力学平衡条件。多组元合金的自由能是由各组成元素的自由能、原子的组合排列引起熵的变化决定的理想混合自由能和由原子间交互作用引起的附加自由能三部分决定的。其中附加自由能的描述是难点，通常通过实验结果的拟合获得。固相的析出条件可通过自由能最低的热力学原理预测，而固相和液相成分的相关性则可通过化学位相等的热力学原理计算。在实际应用中，可以借鉴相图计算方法进行凝固过程的热力学分析，进而获得相图精细结构的数值计算结果。以Al Mg Si合金为算例，进行了三元合金热力学平衡条件的分析。以该热力学平衡条件计算结果为基础，引入对固相和液相中扩散过程的分析，则可实现多组元合金凝固路径的预测。     

Co-Ni-W三元系相图的实验测定与热力学计算

本研究采用合金法、电子探针显微分析仪(EPMA)和X射线衍射(XRD)技术,对Co-Ni-W三元系在1 000℃和1 200℃下的等温截面相图进行了实验测定。结合本研究和已报道的相平衡实验信息,基于CALPHAD (Calculation of phase diagrams)方法,对Co-Ni-W三元系相图进行了热力学优化与计算,获得了自洽性良好的热力学参数,计算结果与实验数据取得了良好的一致性。     

熔盐水化物相变储能材料的应用及理论预测方法

论述了开发新型的熔盐水化物相变储能材料在能源利用领域的意义及必要性;介绍了预测熔盐水化物相图的各种热力学模型及其优缺点;指出吸附晶格的BET热力学模型是预测熔盐水化物相变储能材料的一种好方法。     

低温区间的Fe-N二元相图理论分析

采用亚点阵的化合物能模型计算低温区间Fe-N二元相图。计算结果表明,25～350℃低温区,分别存在着α-Fe(N)和γ＇-Fe4N,γ＇-Fe4N和ε-Fe₂N_1-x二相平衡。α-Fe(N),γ＇-Fe₄N,ε-Fe₂N_1-x均为热力学稳定相。依据Guillermet和Du的热力学性质参数计算的低温区间Fe-N二元相图与现有实验数据相符。