Ni-Cu-Mn及Ni-Cu-Cr三元FCC相的扩散动力学研究

发布时间：2017-07-08 06:32

  本文关键词：Ni-Cu-Mn及Ni-Cu-Cr三元FCC相的扩散动力学研究

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【摘要】：镍基合金具有耐高温、抗氧化和耐腐蚀等优良的综合性能,适合长时间在中、高温等极端条件下服役。Ni-Cu系合金是镍基合金中一类非常重要的耐蚀合金,被广泛应用于石油化工、电力和电子工业等部门。相图热力学与扩散动力学在合金设计、生产制备过程中发挥了很重要的作用。目前,热力学数据库已趋于完善,但扩散动力学数据较少,尤其是三元等多元体系。本工作以FCC Ni-Cu-Mn体系和Ni-Cu-Cr体系两个三元系为研究对象,通过CALPHAD方法对这两个体系的扩散系数进行全面评估,优化得到这两个三元体系的原子移动性参数,为建立镍基合金扩散动力学数据库做准备。本工作主要内容如下:(1)收集并选取了文献中关于Ni-Cu-Mn三元体系较准确的热力学参数,用于此体系的扩散动力学优化。本工作收集并评估了FCC相中二元系Ni-Cu、Ni-Mn、Cu-Mn和三元系Ni-Cu-Mn的各种扩散系数,对Cu在Mn中的杂质扩散原子移动性参数QCuMn和Ni在Mn中的杂质扩散原子移动性参数QNiMn做了假设,补充了Ni-Cu体系在1073 K、1123 K、1273 K温度下的互扩散系数和Ni-Mn体系在1223 K、1273 K温度下的互扩散系数。结合所有实验数据、假设和热力学参数,通过DICTRA软件优化得到Ni、Cu、Mn在Ni-Cu-Mn合金FCC相中的原子移动性参数。此套参数的可靠性和假设的合理性可以通过不同条件下扩散系数和扩散行为计算值与实验值的对比得到证实。(2)收集并选取了文献中关于Ni-Cu-Cr三元体系较准确的热力学参数,用于此体系的扩散动力学优化。本工作收集了FCC相中二元系Ni-Cr、Cu-Cr和三元系Ni-Cu-Cr的各种扩散系数并采用DICTRA软件对这些实验数据评估,在此基础上,对Cu-Cr二元体系中杂质扩散作用参数QCuCr和QCrCu做了假设,补充了Ni-Cu-Cr三元体系在1173 K、1273 K和1373 K温度下的三元互扩散系数。结合所有实验数据、假设和热力学参数,通过DICTRA软件建立了Ni、Cu、Cr在Ni-Cu-Cr合金FCC相中的原子移动性参数。利用所获得的参数,对扩散系数和扩散行为做了预测,预测值与实验能很好吻合,证实了本套参数的可靠性。
【关键词】：Ni-Cu-Mn合金 Ni-Cu-Cr合金 原子移动性参数 扩散系数 扩散偶
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.15
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 引言12
• 1.2 镍基合金分类12-13
• 1.3 CALPHAD方法13-14
• 1.4 Thermo-Calc软件简介14-15
• 1.5 DICTRA软件简介15-16
• 1.6 扩散动力学相关知识介绍16-21
• 1.6.1 扩散现象介绍16-19
• 1.6.1.1 表象理论16-17
• 1.6.1.2 扩散驱动力17-18
• 1.6.1.3 扩散的原子理论18
• 1.6.1.4 扩散系数及分类18-19
• 1.6.2 原子移动性参数及动力学模型19-21
• 1.7 扩散偶技术21
• 1.8 本工作研究的主要内容21-23
• 第二章 Ni-Cu-Mn体系扩散动力学研究23-57
• 2.1 Ni-Cu-Mn体系研究背景23-24
• 2.2 Ni-Cu-Mn三元系热力学24-25
• 2.3 扩散动力学数据评估25-30
• 2.3.1 Ni-Cu二元系26-27
• 2.3.2 Ni-Mn二元系27
• 2.3.3 Cu-Mn二元系27-28
• 2.3.4 Ni-Cu-Mn二元系28-30
• 2.4 实验方案设计及实验过程30-32
• 2.4.1 实验方案设计30-31
• 2.4.2 实验过程31-32
• 2.5 实验结果32-38
• 2.5.1 扩散实验数据32-34
• 2.5.2 Ni-Cu及Ni-Mn二元系互扩散系数34-36
• 2.5.3 Ni-Cu及Ni-Mn二元系杂质扩散系数36-38
• 2.6 优化过程38-39
• 2.7 优化结果与讨论39-56
• 2.7.1 扩散系数拟合39-50
• 2.7.1.1 Ni-Cu二元系40-45
• 2.7.1.2 Ni-Mn二元系45-47
• 2.7.1.3 Cu-Mn二元系47-49
• 2.7.1.4 Ni-Cu-Mn三元系49-50
• 2.7.2 扩散行为模拟50-56
• 2.7.2.1 成分曲线50-55
• 2.7.2.2 扩散通道55-56
• 2.8 本章小结56-57
• 第三章 Ni-Cu-Cr体系扩散动力学研究57-75
• 3.1 Ni-Cu-Cr体系研究背景57-58
• 3.2 Ni-Cu-Cr三元系热力学58-59
• 3.3 实验方案设计及实验过程59-62
• 3.3.1 实验方案设计59-61
• 3.3.2 实验过程61-62
• 3.4 实验结果62-65
• 3.4.1 扩散实验数据62-63
• 3.4.2 Ni-Cu-Cr三元系互扩散系数的计算方法63-64
• 3.4.3 Ni-Cu-Cr三元系互扩散系数64-65
• 3.5 优化过程65-67
• 3.6 优化结果与讨论67-74
• 3.6.1 Ni-Cu-Cr三元系互扩散系数拟合67-69
• 3.6.2 扩散行为模拟69-74
• 3.6.2.1 成分曲线69-72
• 3.6.2.2 扩散通道72-74
• 3.7 本章小结74-75
• 第四章 总结及展望75-76
• 4.1 总结75
• 4.2 展望75-76
• 参考文献76-81
• 作者攻读硕士学位期间公开发表的论文81-82
• 致谢82

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李红;韩静涛;;金属板材轧制-扩散复合机理研究进展[J];材料工程;2006年S1期

2 姜越;;马氏体时效不锈钢热处理工艺优化[J];材料科学与工艺;2010年04期

3 ，

本文编号：533386