【摘 要】
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Cu及Cu合金因具有高导电性、高导热性、良好的机械性能和良好的耐腐蚀性等特殊性能,广泛应用于电力、电子通信、航空航天、交通运输等领域。随着科技的不断进步,电子信息行业的迅猛发展,对铜合金的性能要求越来越高。如何得到优质的铜合金是近年来研究的热点。Ag、Cr、Ni、Si、Co、W等元素是铜合金中常用的合金元素或添加元素,能改善合金性能,得到不同用途的铜合金。为了开发设计新型铜合金,获得精准的多组元C
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Cu及Cu合金因具有高导电性、高导热性、良好的机械性能和良好的耐腐蚀性等特殊性能,广泛应用于电力、电子通信、航空航天、交通运输等领域。随着科技的不断进步,电子信息行业的迅猛发展,对铜合金的性能要求越来越高。如何得到优质的铜合金是近年来研究的热点。Ag、Cr、Ni、Si、Co、W等元素是铜合金中常用的合金元素或添加元素,能改善合金性能,得到不同用途的铜合金。为了开发设计新型铜合金,获得精准的多组元Cu合金体系的相图热力学信息是必要的。本文通过配置关键合金,采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM/EDX）等检测方法测定了Cu-Ag-Si、Cu-Cr-Ni、Cu-Cr-Ag体系的等温截面,并采用相图计算（CALPHAD:CALculation of PHAse Diagrams）方法,借助Thermo-Calc软件,对Cu-Ag-Si、Cu-Cr-Ni、Cu-Cr-Ag、Ni-Co-Re、Ni-Co-Ru和Ni-Re-W六个三元系进行了相图热力学研究。主要取得如下成果:（1）基于实验-模拟互补法,采用关键实验和CALPHAD相结合的方法研究了Cu-Ag-Si体系的相平衡。制备18个三元合金样品,用XRD和SEM/EDX测定了Cu-Ag-Si体系在500、600和700℃的等温截面,得到了Ag在Cu19Si6、Cu15Si4、Cu56Si11和hcp（Cu Si）相的溶解度。根据本工作和文献报道的实验相平衡数据果,采用CALPHAD方法对Cu-Ag-Si体系进行了热力学优化。采用置换溶液模型描述（Cu）、（Ag）、（Si）和hcp（Cu Si）等溶体相;采用亚点阵模型描述Cu19Si6、Cu15Si4和Cu56Si11二元化合物相用。通过优化得到了一套自洽的能准确描述Cu-Ag-Si体系的热力学参数,计算了500、600、650和700℃的等温截面、Ag成分为10 at.%和20 at.%的垂直截面、液相面投影图和等焓线,并构建了Cu-Ag-Si体系的希尔反应图。本工作的计算结果能很好地描述大部分可靠的实验数据。（2）为获得Cu-Cr-Ag体系在500、600、650和700℃的等温截面,基于实验-模拟互补法,制备了11个关键三元合金样品。采用XRD和SEM/EDX测定了Cu-Cr-Ag体系在500、600、650和700℃下的等温截面,确定了三相区和两相区,得到了第三组元在二元化合物中的溶解度。在该三元系中未发现三元化合物。基于本工作实验得到的相平衡数据,用置换溶液模型来描述溶体相,采用CALPHAD方法对Cu-Cr-Ag体系进行了热力学描述,得到了一套自洽的能准确描述Cu-Cr-Ag体系的热力学参数。本工作的计算结果与实验数据相吻合。（3）采用关键实验和CALPHAD相结合的方法,制备了14个关键三元合金样品研究了Cu-Cr-Ni体系在800和1000℃下的相平衡。确定了三相区和两相区,测定了第三组元在二元化合物中的溶解度,且未发现三元化合物的存在。基于文献和本工作的实验相平衡数据,用置换溶液模型来描述溶体相,采用CALPHAD方法对Cu-Cr-Ni体系进行了热力学描述,得到了一套自洽的能准确描述Cu-Cr-Ni体系的热力学参数,计算结果与大多数可靠的实验数据能够相吻合。（4）基于文献报道的边际二元系热力学参数和三元系的实验相平衡数据,采用CALPHAD方法,对Ni-Co-Re、Ni-Co-Ru和Ni-Re-W体系进行了热力学优化。用置换溶液模型描述fcc、bcc和hcp等溶体相,亚点阵模型描述σ（Re W）和χ（Re3W）二元化合物相。通过优化计算,得到了一套自洽的能够准确描述Ni-Co-Re、Ni-Co-Ru和Ni-Re-W体系的热力学参数。计算了一些具有代表性的等温截面和液相面投影图。通过与实验数据比较,本工作计算的相图与实验数据相吻合。图[36]表[13]参[110]
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