Wilson方程和正规溶液模型在铝基液态合金体系中的比较研究

摘要

金属铝由于其轻质量、高强度、耐腐蚀、易导电和易延展等优良特性已被广泛应用到有色金属的合金生产和新型复合材料的制备过程中.该文首先介绍了铝冶金发展历史,指出了中国铝冶金工业和铝合金生产的发展现状及存在的问题,说明了研究铝基液态合金体系热力学性质的重要性和必要性.随后利用Wilson方程和正规溶液模型对24个二元铝基液态合金体系的热力学性质进行了拟合.结果表明:Wilson方程和正规溶液模型对强正偏差体系比较适合,不适用于强负偏差体系和混合偏差体系.对于弱偏差体系,两者的拟合效果都较好.相对来说,Wilson方程要优于正规溶液模型.对于其中的对称体系,则正规溶液模型的拟合效果更佳.对于存在液-液分层现象的体系,Wilson方程和正规溶液模型的拟合效果都较差,都不适合于这类体系的热力学性质计算.在对二元系进行比较分析的基础上,又利用Wilson方程和正规溶液模型对6个三元系和1个四元系的组元活度进行了预测和比较研究.预测结果表明,对多元系热力学性质的预测受二元系的影响较大.若对二元系的拟合效果较差,则对包含该二元系的多元系的预测效果也不是很理想.同时,对多元系的预测还受到温度的影响,一般来说,多元系的预测温度与用于拟合参数的二元系的温度越接近,则Wilson方程的预测效果越好.正规溶液模型在计算二元系参数时已经考虑了温度的影响,则未发现此类现象.Wilson方程和正规溶液模型在二元及多元铝基液态合金体系中的比较研究表明:正规溶液模型因为原则上只适用于组元的分子大小和结构相近的体系,其适用范围受到了限制.Wilson方程的应用范围则较广,适用性更强,且预测效果更好,但其受二元系的影响较大.对于精确度要求较高的计算,在计算不同温度下的Wilson参数时,应当考虑能量参数与温度的关系.Wilson方程在铝基液态合金热力学性质计算中的应用取得了成功,为铝冶金的熔盐电解和原铝净化以及铝基合金的研究开发和工艺设计计算提供了理论分析依据和指导.

目录

文摘

英文文摘

昆明理工大学学位论文原创性声明

第一章绪论

1.1铝冶金的发展历史

1.2金属铝的性质

1.2.1铝的物理性质

1.2.2铝的化学性质

1.3我国铝冶金的发展及现状

1.4理论基础及文献综述

1.4.1正规溶液模型

1.4.2亚正规溶液模型

1.4.3准正规溶液模型

1.4.4 Wilson方程

1.5本课题的提出

第二章Wilson方程和正规溶液模型在二元铝基液态合金体系中的应用

2.1 Wilson方程和正规溶液模型的热力学关系式

2.1.1 Wilson方程

2.1.2正规溶液模型

2.2模型参数的选取

2.2.1 Wilson方程

2.2.2正规溶液模型

2.3拟合结果的比较

2.3.1强偏差体系

2.3.2混合偏差体系

2.3.3弱偏差体系

2.4实际应用举例

2.5本章小结

第三章Wilson方程和正规溶液模型在多元铝基液态合金体系中的应用

3.1 Wilson方程和正规溶液模型在三元铝基液态合金中的应用

3.1.1 Wilson方程和正规溶液模型的三元系热力学关系式

3.1.2三元系热力学参数

3.1.3 Wilson方程和正规溶液模型对三元系的拟合结果比较

3.2 Wilson方程和正规溶液模型在四元铝基液态合金中的应用

3.3本章小结

第四章结论

参考文献

致谢

附录A、攻读硕士期间发表的论文

附录B、纯液态金属的密度和摩尔体积

附录C、二元液态合金体系组元的活度实验数据

附录D、本论文用到的部分C语言拟合程序