mg2si相在合金中的 初级形态进化和成长机制

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1、论文翻译学院：班级：姓名:学号：指导老师：联合从头实验及相图计算方法的改进在Mg-Si系的热力学评估评价众所周知的Mg-Si系系统，提出一种新的热力学理论，目的是解决其唯一的化合物Mg2Si相吉布斯自由能的持续不确定性。通过差示扫描量热法测定Mg2Si的比热容和焓变。运用有限温度下的密度函数理论和准谐波逼近，Mg2Si的热力学属性附加计算和高于其熔化温度。使用这些新的数据，特别是热容量，相图计算方法导致热力学描述系统在狭窄的范围内对Mg-Si系的系统进行热力学评价。相反，一些以前的评价与倒在液体中的溶解度间隙是没有问题的。虽然目前熔解数据焓竟然是在这个系统中与其他数据不一

2、致，新的评价准确地描述了在这个系统中的所有其他可用数据。特别是Mg2Si吉布斯的能量现在可以被视为可靠的。1、介绍Al-Mg-Si系形成了大量的Al合金的基础，这是重要的轻量适用范围广的应用程序。Mg和Si的添加决定了这些材料的沉淀硬化。Al中的这两个元素在固体和液体的溶解度是由Mg-Si系的唯一稳定的化合物Mg2Si的稳定性（吉布斯自由能）决定的。因此，Mg2Si主导Al-Mg-Si系中的相平衡和一个具有相当的重要性广泛的Al合金。这是进一步研究简单Mg-Si系相图，在数十年前已经众所周知。有人对其进行了详细的审查，推荐阅读由哈希米和克拉克[1]出版的专著。然而，和相图

3、相反，热力学这个系统的性能仍然是难以捉摸的。这部分是由大量的实验结合的Mg的高反应性和高蒸气压的Si和Mg2Si相的熔融温度较高等原因所造成的困难。尽管已经有无数次的尝试，但该系统热力学建模[1-7]，仍然有一些成功的严重问题有待解决：所有评价[6,7]，除了显示反转相溶性缺口在3000K以下的液体，这是物理性错误。为了避免这个问题，元等。[7]采用卡普特方程[8]，而不是一个标准的线性温度依赖性用于研究液体的相互作用。此外，Mg2Si的吉布斯自由能仍然不明朗，因为有一个大的可用的生成焓的分散数据和它在300K以上鲜为人知的热容量。从费孚等[4]和元等[7]的实验作品中，

4、很显然有一共同的△CP=0的假设（诺伊曼科普规则）来表示Mg2Si相的热容量。这是本文的目的，是为了解决上述提到的问题，并提供一个准确的热力学描述，表示了现在的知识现状。为此，对从头计算以及Mg2Si相的实验调查和以前发表的文献数据都进行了仔细评估。从头开始计算在T=0KMg2Si产量形成能（焓），而有限温度的扩展是基于Mg2Si的准谐波的逼近和高于其熔点的热容量所决定的。使用差示扫描量热法（DSC）来测量Mg2Si的热容量和熔化焓的Mg2Si以及液体→Mg2Si+Si（钻石）共晶反应焓。图1图2图32。文献资料评价2.1、相图Mg-Si系相图（图1）是已知的，包括四个阶

5、段：镁（密排六方结构），Si（金刚石结构）Mg2Si（氟化钙结构）和液体。它具有两个共晶反应（图2和3），每一侧是同成分的熔融Mg2Si相化合物。Mg2Si相通常被认为是化学计量，由于点缺陷的形成，Mg2Si被确定在能量超过1EV（约100千焦/摩尔）时，从头计算方法根据内在（充电中性）条件[9]，与事实相一致，实验无偏差。此外，众所周知，Mg是基本上不溶于硅的（钻石），而镁（密排六方结构）中的Si的溶解度小，但不可忽略的[10]。Mg-Si系的文献已被哈希米和克拉克[1]广泛审阅。Mg-Si系的第一个相图是100余年制作的，主要是基于热分析。虽然在这个时候使用的硅相当不

6、纯，它们的相图，已经令人惊讶的接近目前公认的相图。沃勒和司克林[15]后来得到Mg-Si系相类似的结果图。然而，他们主要关注的是Mg2Si的存在和稳定性。在早期调查中已经被确定。这可能是现在被称为亚稳相具有化学计算量的Mg5Si6[16]β'。施密特[17]研究富镁合金，发现含1.2％的Si（在约3.5％的Si[14]）富镁共晶反应的液体，接近目前公认的成分。最新对Mg-Si系相图已进行的调查，吉夫肯和米勒[11]，以及舒尔曼和菲舍尔[12]达成良好的协议，后者相对详细，特别是周围的富含Mg的共晶反应（图2）。基于镁的晶格参数的变化（HCP），雷诺[13]宣布在878K时

7、Si的溶解度为约0.003％的Si。悦[10]采用修改后的区熔技术确定的硅的最大溶解度（在共晶温度;910K）为0.0028％，与雷诺吻合良好[13]。2.2。热力学数据各种Mg2Si的量热焓的测量在文献中已报道[4,18-20]。库巴斯科和别墅[18]测定了几个-26.0千焦/摩尔原子，但由于这不是一个不完整的反应的化学计量的组合物，所以分散相当大。科菲尔德[19]，得到了类似的结果（-26.4千焦/摩尔原子），但实验细节不详。布来耐克等。[20]用于进一步开发的版本即库巴斯科别墅[18]用热量计发现=-27.9千焦/摩尔原