液态合金混合焓是冶金过程重要的热力学性质之一,本文基于分子相互作用体积模型和Hoch-Arpshofen模型与同类模型研究比较,更接近衡量热力学模型的基本原则：模型的物理基础可靠、经验参数少、预测精度高等特点,对液态合金的热力学性质及组元物性参数关联规律开展研究,探讨模型的物理意义、改进模型的预测能力、扩大模型的应用范围,为液态合金热力学性质的理论计算提供参考。通过346个数据齐全的二元体系,按正偏差、负偏差及混合偏差体系分类,研究二元液态合金体系组元无限稀偏摩尔焓与组元物性参数的关联性。研究发现两组元无限稀偏摩尔焓与组元价电子差具有关联规律,金属基二元体系两组元无限稀偏摩尔焓之间存在线性对应关系,研究结果有助于解释液态合金二元体系宏观热力学性质与组元物性参数的内在联系,为发展液态合金热力学模型提供思路。基于分子相互作用体积模型,提出了通过实验数据计算液态合金二元体系组元无限稀偏摩尔焓的方法。除混合偏差体系的混合焓值由于在全浓度范围内发生变号,导致计算过程中参数的调整范围宽,满足条件的解数量多,不易确定外,正偏差和负偏差体系计算结果均与实验吻合较好。较之纯粹的数值拟合及外推,此计算过程具有物理基础,且计算方便,结果合理。结合Miedema模型改进了Hoch-Arpshofen模型参数的求解过程,提出模型参数与对势能参数的关系,建立了模型参数与温度的表达式,改进了模型,提高了在多元液态合金体系中混合焓的预测精度。应用自由体积理论的Tanaka关系,结合改进的Hoch-Arpshofen模型,从而在仅需要对应多元体系温度条件下改进的二元系混合焓模型参数,不需要过剩熵的条件下,对多元合金的热力学性质(过量性质、组元活度或活度系数)进行理论预测,以Cd-Bi-Sn、Cd-Bi-Pb和Cd-Pb-Sn三元体系为检验对象,计算结果与实验值相比,平均相对偏差小于8%。将其应用到Fe基三元体系中,预测值与实验值吻合,说明了对模型的改进是可行的。利用分子相互作用体积模型,仅需二元体系的模型参数直接计算了Al-Cu-Ni-Zr过冷液态合金体系所包含的六个二元、四个三元、一个四元合金体系混合焓,并与实验数据及缔合溶液模型比较。分析发现该合金体系组元在原子半径、电负性上的差异对混合焓的影响,用拟合二元液态合金实验数据得到模型参数,再进行混合焓的计算,效果更好。最后将分子相互作用体积模型用于二元相图的计算中,直接利用二元体系组元的无限稀活度系数,计算了Ge-In、Ge-Pb、Ge-Si、Ge-Sn和Ge-T1五个二元体系的液相线,预测了Ge-Sb、Ge-Zn合金相图,与实验吻合较好。根据分子相互作用体积模型能预测不同温度下组元活度系数,改进了合金分离分离系数与气液相平衡成分的计算过程,预测了不同温度下的Pb-Au、Pb-Sn、Sb-Sn气液相平衡图,为合金分离提纯实验提供了理论参考。
