谈述体系Sm基过渡金属系统和Sn基焊料系统相图结论

论文导读：系统。采取了合理的磁性能计算模型,严格制约液相和化合物的热力学参数,避开了在高温出现液相溶解度隙或在低温出现化合物的异常分解。考虑了SmCo5和Sm2Co17相的成分范围,根据相的实际晶体结构,原子占位和取代联系建立了自洽的热力学模型,将Co原子对视为Co2,分别用(CO,Va)0.833333(Co2,Sm)0.166667和(Co)0.833333(Sm)0.1111
摘要：本论文采取实验测定和热力学计算策略探讨了Sm基过渡金属系统和Sn基焊料系统的相图和热力学性质。Co-Sm系统是高性能稀土永磁材料Sm(Co,Cu,Fe,Zr)x的基础系统。将Co-Sm合金密封在Ta坩埚进行感应熔炼和差热浅析,解决了富Sm合金活性高、易氧化、易挥发的实验难点。结合慢速差热浅析(1℃/min和0.5℃/min),合金退火平衡热处理,扫描电镜和电子探针浅析,晶体结构浅析等改善和修正了Co-Sm系统富Sm一侧的相图。根据相的晶体结构将文献中报道的Sm5Co2相校正为Sm9Co4相。阐明了Sm的三种同素异形体与Sm3Co之间的联系,确定了五个零变量反应和液相线。采取全局优化策略评估和计算了Co-Sm系统。采取了合理的磁性能计算模型,严格制约液相和化合物的热力学参数,避开了在高温出现液相溶解度隙或在低温出现化合物的异常分解。考虑了SmCo5和Sm2Co17相的成分范围,根据相的实际晶体结构,原子占位和取代联系建立了自洽的热力学模型,将Co原子对视为Co2,分别用(CO, Va)0.833333(Co2, Sm)0.166667和(Co)0.833333(Sm)0.111111(Co2, Sm)o.055556描述。计算得到的化合物的成分范围与实验数据一致。计算相图与实验相图完全吻合,有助于指导稀土永磁合金的成分设计。Ni-Sm合金是非常具有运用前景的储氢材料。结合超慢速DSC浅析(0.3℃/min和0.1℃/min)和各种平衡组织和凝固组织的显微浅析,修正了Ni-Sm系统富Sm一侧的相图。发现了Sm7Ni3和Sm3Ni2两个新相,并确定了它们的温度稳定范围。确定了七个新的零变量反应及其反应温度。基于超慢速DSC浅析和DSC浅析历程中的原位恒温处理以达到平衡转变,温度非常接近(小到相隔2℃)的零变量反应得以分开并得到了很好的表征。所用的实验策略有助于指导其它系统尤其是稀土过渡金属系统相图的校正和改善。采取全局优化策略评估和计算了Ni-Sm系统,得到了自洽的热力学参数。计算得到的液相混合焓数据与文献数据吻合的很好。Sn基焊料系统Cu-Sb-Sn系统和Ni-Sn-Zn系统的相图探讨是COST MP0602高温焊料探讨计划的一部分,包括相图和热力学探讨。结合慢速差热浅析和退火合金平衡相浅析确定了Cu-Sb-Sn系统在Sn/Sb=1:1的垂直截面和相演变历程,确定了三个零变量反应和液相线。确定了Sn在二元相p(Cu2Sb)和Sb在二元相s(Cu3Sn)和η(Cu6Sn5)中的溶解度范围。结合平衡合金相组成浅析校正了DSC曲线中的非平衡的热效应峰。基于COST0531的二元数据库,进行了初步外推计算,得到了与实验结果一致的相联系和相反应顺序。该垂直截面的建立有助于Cu-Sb-Sn系统相图的构建和指导(Cu-)Sb-Sn焊料的成分设计和焊接工艺的设计。解决了Zn金属活性高、易挥发和易氧化的实验难点。探讨了SnxZn1-x/Ni(液／固)扩散偶在不同Zn含量、不同温度、不同保温时间下的扩散和界面反应,诠释了扩散层形貌的变化,确定了扩散通道和相生成顺序。结合合金试验策略构建了600℃的完整的等温截面。共发现了六个三元相,其中三个三元相尚没有文献报道。完整的确定了六个三元相的成分范围和第三组元在二元相中的溶解度。共确定了17个三相区和相应的结线。该等温截面的建立对Ni-Sn-Zn整个系统的相图构建具有重要作用。关键词：相图论文Ni-Sm系统论文Co-Sm系统论文Cu-Sb-Sn系统论文Ni-Sn-Zn系统论文
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ABSTRACT6-11
第一章 相图的运用和探讨11-33

1.1 相图的介绍11-14

1.1 相图的定义11-12

1.2 相图的运用12-14

1.2 相图的实验测定14-26

1.2.1 引言14

1.2.2 金相组织浅析14-16

1.2.3 X射线衍射浅析16-17

1.2.4 扩散偶和多元扩散偶策略17-19

1.2.5 热浅析19-23

1.2.6 量热浅析法23-25

1.2.7 影响实验相图准确性的因素25-26

1.3 相图计算(CALPHAD)26-32

1.3.1 相图计算介绍26-27

1.3.2 热力学描述和模型27-30

1.3.3 数据的选择和评估30-31

1.3.4 相图计算软件和数据库31

1.3.5 相图计算的准确性和数据库的耦合31-32

1.4 本论文工作介绍32-33

第二章 Co-Sm系统的相图测定和热力学计算33-69

2.1 引言33-38

2.

1.1 Co-Sm系统的运用33-34

论文导读：

1.2 Co-Sm系统的相图信息34-37

2.

1.3 富Sm合金的实验难点37-38

2.2 实验历程38-41

2.3 实验结果和浅析41-55

2.3.1 富Sm合金样品的挥发和氧化41-42

2.3.2 氧化铝坩埚对富Sm合金的影响42-44

2.3.3 氮化硼坩埚对富Sm合金的影响44

2.3.4 钼坩埚对富Sm合金的影响44-45

2.3.5 钽坩埚对富Sm合金的影响45-47

2.3.6 DSC结果和浅析47-51

2.3.7 XRD检测结果和金相检测结果及浅析51-55

2.4 实验相图55-56

2.5 实验数据评估56-58

2.5.1 文献信息56-57

2.5.2 相图数据57

2.5.3 热力学数据57

2.5.4 磁性数据57-58

2.6 热力学模型58-66

2.6.1 溶体相58

2.6.2 化学计量比化合物58-59

2.6.3 SmCo_5和Sm_2CO_(17)相59

2.6.4 磁性能59-61

2.6.5 计算结果和浅析61-66

2.7 计算相图的扩展运用66-68

2.8 本章小结68-69

第三章 Ni-Sm系统的相图测定和热力学计算69-89

3.1 引言69-70

3.

1.1 Ni-Sm系统的运用69

3.

1.2 Ni-Sm系统的相图信息69-70

3.2 实验历程70-72

3.3 实验结果和浅析72-82

3.1 DSC结果和浅析72-76

3.2 Ni含量小于25at.%的Ni-Sm合金的实验结果浅析76-78

3.3 Sm_7Ni_3相78-79

3.4 Sm_3Ni_2相79-82

3.5 XRD检测结果和浅析82

3.4 实验相图82-83

3.5 实验数据评估83-84

3.6 热力学模型84-85

3.6.1 溶体相84

3.6.2 化合物84-85

3.7 计算结果和浅析85-88

3.8 本章小结和展望88-89

第四章 Cu-Sb-Sn系统的相图探讨89-112

4.1 引言89-96

4.

1.1 无铅焊料介绍89-90

4.

1.2 Cu-Sb-Sn系统的运用90-91

4.

1.3 Cu-Sb-Sn系统的相图信息91-96

4.2 实验历程96-97

4.3 实验结果和浅析97-108

4.4 简单外推计算108-111

4.5 本章小结和展望111-112

第五章 Ni-Sn-Zn系统的相图探讨112-138

5.1 引言112-116

5.

1.1 Ni-Sn-Zn系统的运用112-113

5.

1.2 Ni-Sn-Zn系统的相图信息113-116

5.2 试验历程116-118
5.

2.1 扩散偶试验历程116-117

5.

2.2 合金试验历程117-118

5.3 实验结果和浅析118-136
5.

3.1 623KSn_xZn_(1-x)/Ni扩散偶的试验结果和浅析118-121

5.

3.2 Ni-Sn-Zn系统平衡合金的相联系和600℃的等温截面121-130

5.

3.3 600℃Sn_xZn_(1-x)/Ni扩散偶的试验结果和浅析130-136

5.4 本章小结和展望136-138
第六章 总结138-140
参考文献140-155
致谢155-156
攻读博士学位期间主要业绩156-157