金属学报第卷中氢溶解度并与文献」中提供的实验数据式中饰为在对应温度下氢在熔体组元乞中的溶解进行了比较由此验证了本文模型的良好的预测能力度目前已经有比较完备的实验数据因此计算氢在合金氢在合金熔体中溶解度的计算模型熔体中的溶解度汤的关键是计算合金熔体中各组元的在大部分金属和合金中氢都是以原子态直接溶入合活度系数金熔体可以表示为如下的溶解化学反应‘一根据扩展的模型和本文作者前期的研究工作二元合金各组元的活度系数,可以表示为工。久厂凡十在一定温度下溶解过程达到平衡时上述反应的平衡常数可以表示为二,十动一川护式中一如沪二‘,式中为氢在合金熔体中的活度为拼‘,必、一冉赵‘九一功、标准压力为体系中氢的分压在常压下氢在合金二一二‘,邝。,十。‘,沪、一沪,,可。,二‘,熔体中的溶解度很低可以看成是稀溶液氢在合金熔体命一功‘中的活度等于其溶解度一“式可一、腕,沪‘一九以简化为一二,拼,‘衡一沪‘夕‘一拼根据七等温方程队平衡常数。沪‘一与氢溶九,一‘解过程的标准摩尔自由能变化△盒存在如下所示的二拜,妈一丸‘一二,关系一从,、‘。功、一功,一、”。功、一功,△鼠一。可‘价‘式中为摩尔气体常数为热力学温度根据式才。,、功一功了。,价一和式可得到氢在合金熔体中的溶解度饰的表达式、、口“、一了如下—讯、了讯」、一了,,‘,一△票二知,‘、△’△沪’一二加大,甲籍加乞。一‘这就是著名的定律对于理想溶液氢在合思蕊金熔体中溶解过程的标准摩尔自由能变化△盒可以通式中二功分别为合金元素的摩尔体积电子过氢在合金各个组元中溶解过程的标准摩尔自由能变化密度电负性和熔点△为组元乞和了的电子密度加权平均得到差△功为组元乞和的电负性差,井均为经验常数它们的取值见文献△狱一艺。△护根据本文作者提出的计算合金熔体组元活度系数的其中崛、为组元坛的摩尔分数△护为氢在熔体组元改进模型多元合金熔体的各组元乞的活度系数叽乞中溶解过程的标准摩尔自由能变化对于一般非理想溶可以表示为液文献降中建议采用下式进行计算认从无椒、土,五声一一△鼠一艺。△拿一△蓄又一巧及一,“乙从,艺匀巧式中△岔为合金熔体的摩尔过剩自由能可以表示为「夙△山一分‘、、二、、坛军一艺二。二卜止斗十若从性乙才二式中甲‘为组元‘的活度系数将式和式代入艺‘一式中得到如下计算氢在合金熔体中的溶解度的、二‘理论模型、艺尽‘马‘、、乓亡,一艺二云‘、、艺‘马‘二© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第式中数期、蒋光锐等铝合金熔体中氢溶解度的计算模型为组元乞的液态配位数‘是可调节的参坛和算值与实验值总体吻合都很好另外随着熔体温度的升认已经有实验数值将式‘可以通过计算获得高氢溶解度增大这是因为各种纯金属的摩中氢溶解度都随温度升高而增大所致中随用于二元合金熔体中令组元和,在一系尔分数分别趋于得到二元合金熔体中各组含量的增多氢溶解度下降研究了氢在多种铝合金熔体中的元的无限稀释活度系数表达式为。,一‘尸一卜夙‘丢常一华几尽赞,、溶解度图和给出其实验结果和本文模型的计算值而、‘合金的实验值与计算值吻合较好图有一定偏差,￡合金的计算值与实验值虽然但是趋势和数量级相同图一卜易‘告根据式系数代入式守赞夙黔乓‘一在含有合和元素的一和金中理论计算值明显小于实验值图一计算出二元系中各组元的无限稀释活度讨论从上面计算值与实验值的比较来看便可以计算得到式或中所需的了在不含有的从而可以计算出多元合金熔体的中各组元乞的活度系数铝合金体系中理论计算值与实验值吻合较好反映本文所建立的模型具有较好的预测能力可以为计算合金熔体勺匀将式代入式便可以计算氢在合金熔体中的溶解度计算实例氢在铝及其合金熔体中的溶解度实验数据非常丰富而且氢气孔是铝合金气孔的主要形式对铝合金性能有重大影响研究氢在铝合金熔体中的溶解度对改善铝合金性能有重要意义本工作选择俨乞了罗一一一一和这种铝合金作为研究对象其中和是种俄罗斯铝合金合金成分见表氢在各种纯金属熔体中图的溶解度公式如表的氢气分压李敏所示下文所有实验数据和理论计算一氢在卜合金熔体中的溶解度一均为研究了氢在合金中的溶解度图﹄▲一给出其实验结果和本文模型的计算值可以看出计算值与实验值吻合较好的溶解度图以看出』旧等一研究了氢在一合金中尸乞了罗—给出其实验结果和本文模型的计算值可不管是表合金还是一合金理论计部分铝合金的成分…。一曰一一一‘一叮一一一一图氢在二曰曰一一‘一曰一一山‘习一合金熔体中的溶解度一叮表氢在邵分液态金属中的将解度饰又一一“￡一〔、一罕训︸一合告告,,,,,,。」【〕【」【」六。一一© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
金或衣众勺属学报第卷—江八匀—尸。的,尸。了罗了号。曰‘二。刀石反厂叭匕—四匀—尸。沂弓。乞罗…。了匕。刀‘编丽—。【甲钾。尸。夕—】当图氢在一种合金熔体中的溶解度一一叮叮中的氢含量提供理论指导在含铝合金中模型计算值与氢从图可以看到元素的加入会降低氢在一实验值的较大偏差可能是由如下几点原因造成的合金熔体中的溶解度然而从图和的对比可以看卜在液态铿中会形成氢化物显著提高了氢在合金熔体中的出不论是模型计算值还是实验结果在合金熔体造成这溶解度与此类似的还有钦钒妮及稀土等阵““因此造中添加可以提高氢在熔体中的溶解度图加入成氢在含这些元素的合金熔体中的溶解度实验值明显高于模型计算值含这些元素的理论计算模型还需要进一步种反常现象的原因可能是弱了度系数在在和甲卜合金熔体后削的活之间的结合力提高了合金熔体中而氢在研究不同文献给出的氢在纯金属熔体中的溶解度值熔体中的溶解度远远大于其存在分散性由于不同溶解度值之间的取舍判断颇为目前对合熔体中的溶解度仇,根据公式一一可以推断出复杂因此本文选择了大致居中的溶解度值金熔体本身结构的了解还十分有限含量不变的情况下氢在一合金熔体中的包括本文作者提溶解度将高于其在改进模型‘合金熔体中的溶解度在守出的改进模型在内的各种熔体模型都未涉及熔体结构只是通过统计热力学进行间接的模拟利用本文作者提出的计算合金熔体组元活度系数的本文的模型没有计算了一和两种考虑氢对合金熔体本身的影响有研究认为氢在熔体中是以质子形式存在合金熔体中的活度系数以上如图所示可见一在影响合金熔体的电子浓度对氢在熔体‘熔体中的活度系数是在熔体中的倍中的溶解度有一定影响从一定程度上支持了上面的猜测© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第期蒋光锐等铝合金熔体中氢溶解度的计算模型雷永泉铸造过程物理化学北京新时代出版社写【〕、八中二乞了肠二二亡军气尸。口。石八中著黄良余严名山译有色金属及其合金中的气体北京台金工业出版社云一厂【」沟啊金属和合金中的氢,阳陈永定北京冶金工业出版社即特种铸造及有色合金二二一图夕熊艳才黄志光王文清氢在纯铝卜一和熔体中的【」溶解度一二二、一刃著张中豪公钦淹译金属中气体的测定上海上海科—一嫂学技术出版社,毗夕、。【」〕【」叮【」叮台【。乞印御啊。。一者乃二二一,。二,,已【」一几脚啊。二二勺夕【」图在一蒋光锐刘和熔体中的活度系数一源李言祥苏彦庆郭景杰金属学报【」李敏几艺哈尔滨工业大学硕士学位论文结论基于【」叮专定律和多元合金组元活度系数计算模」、习型本文建立了一个计算氢在多元合金熔体中的溶解度的计算模型该模型仅需要氢在纯金属熔体中的溶解度参一徐祖耀李麟材料热力学北京科学出版社数因此为预测多元合金冶炼过程中氢含量提供了便捷的途径利用该模型计算了」【」价爪。召夕”一一一一丁学勇王文忠金属学报乞和这种铝合金在不同温度下氢溶解度的变【」、二,。,化情况表明对于不含有氢化物形成元素的铝合金计算【』记夕乞值和实验值吻合较好本文模型能够正确预测氢含量随熔体温度和合金成分变化而变化的趋势对于含有氢化物形成元素的铝合金熔体还需要进一步研究氢在其中的溶解度的变化规律探讨了已对铝合金熔体中氢溶解度的影在一一丁』【〕二“。、乍。乙二乞响指出数守可以提高合金熔体中的活度系张华伟李言祥刘源金属学报一从而提高氢在合金熔体中的溶解度【」夕参考文献」,【￡二。乞印乞几了二,乞。夕毛裕文冶金熔体北京冶金工业出版社© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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