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时间:2022-01-09
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1、混合能的概念及应用1混合能的概念1.1、混合能的引入1.2、混合能的计算2混合能的应用2.1、混合能的应用2.2、举例提纲1.1混合能的引入自从Wagner和Schottky在1930年在相的计算中提出对晶格缺陷的热力学处理后;人们就意识到,要想对含有亚晶格的溶液进行充分的描述,就必须把亚晶格的影响考虑在其中。混合能对含有亚晶格的溶液的作用,与晶格稳定性在置换溶液中的作用一样。混合能的引入是为了描述具有两个或更多亚晶格的相得热力学性能,这些性能会随着成分的变化而改变。假设物相的结构由亚点阵模型(A,B)k(D,E,F)l来表示。其中A、B属于一个亚晶格,
2、而D、E、F属于另一个亚晶格。K、l是它们的化学计量比,也就是说,每摩尔物质中含有k+l个原子。当所有的组分是单个原子,单个离子或空位时,每个单元里的原子数为:物质的理想混合熵:参考平面的混合能:组分I在标准态的Gibbs能:1.2混合能的计算每个化学式所包含的原子数:过剩Gibbs能:混合Gibbs能:=2混合能的应用2.1混合能的应用混合能的概念已经大量的应用于相的模拟计算中,而且被用来处理各种各样的问题。尤其是在利用CALPHAD来优化二元和多元合金系统中有广泛的应用。2.2举例N在多元合金中的溶解性:由于N能够用来提高材料的力学性能、抗腐蚀性以及
3、摩擦性;因此,人们对N在多组元合金溶解的热力学模型进行了大量的研究。在6元合金Cr-Fe-Mn-Mo-N-Ni中,铁素体和奥氏体分别用(Fe,Cr,Mn,Mo,Ni)1(N,Va)3和(Fe,Cr,Mn,Mo,Ni)1(N,Va)1来表示。他们的Gibbs能由下式得出:右图中的实线表示通过计算的N元素在低有序度的物质中的溶解性与压力的关系;虚线表示的是N元素是在具有高有序度的金中溶解性与压力的关系。右图是通过动力学模型来获得的N溶解性的一些热力学信息。纵坐标是在不锈钢中奥氏体的含量。在计算过程中假设铁素体转变为奥氏体的过程受N原子扩散控制。实验结果证明通
4、过N成分的预测是非常准确的。
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