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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，而D、E、F属于另一个
2、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。实验结果证明通过N成分的预测是非常准确的。