D0I:10.13374/j.issn1001053x.2003.03.034 第25卷第3期 北京科技大学学报 Vol.25 No.3 2003年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2003 M-CuM:Fe,Co)合金亚稳液相 分离时液相间的界面能 徐军 乔芝郁 北京科技大学治金和生态学院，北京100083 摘要基于Becker界面能模型，由合金相图和液态合金的过剩热力学数据，计算了MCu (M:Fe,Co)包晶合金亚稳液相分离时液相间的界面能. 关键词FeCu合金；CoCu合金；亚稳相分离；界面能 分类号TG146.1;0414.19 FeCu和CoCu合金是特殊的包晶体系，具 有正的混合热，其相图存在亚稳溶解度间隙 瓜 (Metastable Miscibility Gap),当熔体过冷并进入 亚稳溶解度间隙区，将会发生亚稳液相分离 9 LM-Cu)-LM-rich)+L2(Cu-rich),即均匀的过冷 熔体分为两个液相：富MFe或Co)液相L,和富 图1估算界面能的通用模型 Cu液相L2.随着温度的降低，这两个液相的成分 Fig.1 General model for approximation of interfacial en- 沿着亚稳溶解度间隙而连续变化，相应析出M ergy (Fe或Co)和Cu,进而增加了富M(Fe或Co)液相 1 (1) 和富Cu液相的聚集.亚稳液相分离现象，尤其是 -2Ne-n-(emn) 亚稳液相分离时，两个液相间的界面能对诸如快 其中，z为界面上前沿原子的交叉键数，N为单位 速晶体生长等过程有重要的影响，也是研究相分 界面上的前沿原子数，8和em-分别为相I和相Ⅱ 离机制等的重要物理化学性质参数. 各自原子对的键能，6m表示相I和相T界面处交 本文基于Becker界面能模型"，由合金相图 叉键能. 和SGTE液态合金数据库四的过剩热力学数据分 由Bragg-Williams-Gorsk模型，Becker讨论了 别计算了FeCu合金和CoCu合金亚稳液相分 两个液相间的界面能，并推导了在溶解度间隙区 离时液相间的界面张力 内，当合金溶液发生两相分离时如图2，两个均质 液相间界面能的计算公式： 1 计算液-液合金界面能的 o-zN[c.-(Cutc.- Becker模型 假定在一个两相体系中，相【和相Ⅱ之间的 界面能可以用如图1所示模型解释，在两相界面 处，相1和相Ⅱ各占一半，那么该两相的界面能可 Ⅱ(x (x) 以表示为： x"B 图2 Backer界面能计算模型 收稿日期2002-11-25徐军男，29岁，硕士研究生 Fig.2 Backer's approximation of interfacial energy be- ★国家自然科学基金资助课题No.50071009)和教有部博士点 tween two liquids (L and Ln) 基金CNo.2000000802)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 】 一 ， 合金亚稳液相 分离时液相 间的界面能 徐 军 乔 芝 郁 北 京科技大学冶金 和生态 学 院 ， 北京 摘 要 基于 界 面 能模 型 ， 由合金 相 图和液态合金 的过剩热力学数据 ， 计算 了 司 ， 包 晶合金亚稳 液 相 分离 时液相 间 的界 面 能 关 健词 毛 合金 合金 亚稳相 分离 界面 能 分 类号 一 和 戎二 合金 是 特殊 的包 晶体 系 ， 具 有 正 的 混 合 热 ， 其 相 图 存 在 亚 稳 溶 解 度 间 隙 的 叩 ， 当熔体过冷 并 进 人 亚 稳 溶 解 度 间 隙 区 ， 将 会 发 生 亚 稳 液 相 分 离 乙 一 一 ， 即 均 匀 的 过 冷 熔体分为 两 个液 相 富 吓 或 液相 ，和 富 液相几 随着 温 度 的 降低 ， 这 两 个液相 的成 分 沿着 亚稳 溶解 度 间 隙而 连 续 变化 ， 相应 析 出 或 和 ， 进 而增 加 了富 或 液相 和 富 液相 的聚 集 亚稳 液相 分离现 象 ， 尤 其是 亚 稳 液相 分离时 ， 两个液相 间的界 面能对诸 如快 速 晶体生 长 等过程有 重 要 的影 响 ， 也是研究相 分 离机 制 等的重 要 物 理化 学 性 质参数 本文基 于 界 面 能模 型 ‘，，， 由合金 相 图 和 液态 合金 数据 库 ‘ ，的过 剩 热力 学 数据分 别计算 了 一 合金 和 一 合金 亚稳液相分 离 时液相 间 的界 面 张 力 。 一 日 一 图 估 算 … 界 画 面 能 的通 用 模 圈 型 对 尹 一 ’ 阮一李、 、 卜 其 中 ， ’ 为界 面上 前沿原 子 的交叉键数 ， ’ 为单位 界 面上 的前 沿 原 子数 ， 如 和 。 分别 为相 和相 各 自原 子对 的键 能 ， 。 、 表示 相 和相 界 面处 交 叉 键 能 由 一 一 模型 ‘，，， 讨论 了 两个液相 间 的界 面能 ， 并 推导 了在溶解 度 间隙区 内 ， 当合金 溶 液发生 两相 分离 时如 图 ， 两个均质 液相 间界 面 能 的计算公式 计算液一 液合 金 界 面 能 的 模型 眨‘， 假定 在 一 个 两 相 体 系 中 ， 相 和 相 之 间 的 界 面能 可 以用 如 图 所示 模 型解 释 ， 在 两 相 界 面 处 ， 相 和 相 各 占一 半 ， 那 么该两 相 的界 面 能可 以表示 为 收稿 日期 一 一 徐军 男 ， 岁 ， 硕 士研究生 国家 自然科学基金资助课题 和 教育部博士 点 基金 价几 一，’ 闭一李 一 一 二 灼分 图 黔 界 面 能计 磐 算模型 目 · ， 妞 压 ，， DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．03．034