(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211263567.9 (22)申请日 2022.10.16 (71)申请人 桂林电子科技大 学 地址 541004 广西壮 族自治区桂林市七 星 区金鸡路1号 (72)发明人 卢照　杨露　姚青荣　龙乾新　 杨庆凯　黄开林　 (74)专利代理 机构 桂林市华杰 专利商标事务所 有限责任公司 451 12 专利代理师 杨雪梅 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/20(2020.01) (54)发明名称 一种测定Al-Si-Y三元系合金相图用计算机 辅助的方法 (57)摘要 本发明公开了一种测定Al ‑Si‑Y三元系合金 相图用计算机辅助的方法， 该方法通过在现有文 献的基础上建立Al ‑Si‑Y三元合金的相图热力学 数据库； 计算模拟三元合金相图并预测三元相图 中垂直界面实验点与计算所获得三元相图的符 合程度； 验证实验得到的垂直截面实验点与预测 计算所获得的数据的结果基本一致， 这表明经过 验证的热力学描 述有助于Al ‑Si‑Y三元体系合金 富铝端的微观结构设计； 最后根据实验验证后的 Al‑Si‑Y合金相图热力学数据库， 以此为工艺条 件， 指导Al ‑Si‑Y合金进行生产。 该方法大大减少 了新型合金工艺设计的研发周期和成本， 提高工 作效率， 对新型高性能材料的设计和生产具有重 要的指导 价值。 权利要求书1页 说明书5页 附图7页 CN 115422618 A 2022.12.02 CN 115422618 A 1.一种测定Al ‑Si‑Y三元系合金相图用计算机辅助的方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： 1） 在现有 文献的基础上建立Al ‑Si‑Y三元合金的相图热力学 数据库： 基于收集文献报道的Al ‑Si‑Y三元合金体系及其边际二元系的各相 吉布斯自由能， 构 建Al‑Si‑Y三元合金体系的相图热力学 数据库； 再通过收集文献中Al ‑Si‑Y合金体系液相、 Fcc相、 Bcc相和HCP相的热力学数据信息以 及现有的三元化 合物热力学参数， 从而获得Al ‑Si‑Y合金完整的热力学 数据信息； 采用Ther mo‑Calc‑2018a软件， 建立Al ‑Si‑Y合金体系液相、 Fcc相、 Bcc相和Hcp相的Al ‑ Si‑Y三元参数 热力学数据库， 最终形成Al ‑Si‑Y三元合金的相图热力学 数据库； 2） 计算模拟三元合金相图并预测三元相图中垂直界面实验点与计算所获得三元相图 的符合程度： 根据步骤1） 建立的三元合金相图热力学数据库， 采用Thermo ‑Calc‑2018a软件计算模 拟得到Al ‑Si‑Y合金等温截面与相关垂直截面的相图； 对等温截面以及富铝端X(Al)=0.9、 0.8、 0.7、 0.6时的垂直截面进行均匀布点， 之后在 电阻炉进行5 00℃退火处 理， 处理之后对所获得的数据进行 预测； 3） 实验验证： 根据步骤2） 获得的Al ‑Si‑Y合金在500℃下退火所获得的样品， 对其进行EPMA和DSC测 试， 获得500℃下Al ‑Si‑Y等温截面相区分布及固溶度， 验证实验得到的垂直截面实验点与 预测计算所获得的数据的结果基本一 致； 4） 生产合金： 根据实验验证后的Al ‑Si‑Y合金相图热力学数据库， 以此为工艺条件， 指导Al ‑Si‑Y合 金进行生产。 2.根据权利 要求1所述的测定Al ‑Si‑Y三元系合金相图用计算机辅助的方法， 其特征在 于： 通过所述方法在非富铝端发现两个新的三元化合物Al1Si4Y5和Al2Si3Y5， 并且采用DSC方 法测定了代表性垂 直截面合金的相变温度， 验证实验得到的垂 直截面实验点与计算所获得 数据的结果基本吻合。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115422618 A 2一种测定Al ‑Si‑Y三元系合金相图用计算机辅助的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及计算机辅助技术领域， 具体是一种测定Al ‑Si‑Y三元系合金相图用计 算机辅助的方法。 背景技术 [0002]铸造铝硅合金具有耐磨性、 耐热性、 耐腐蚀、 热膨胀系数小和体积稳定性好， 以及 在广泛的温度范围下具有优异的机械性能等特点， 是制 造气缸和活塞的理想材料， 广泛应 用于军用、 汽 车和一般工程工业。 而当在A l‑Si合金中加入 金属元素Y时， 会 形成一种隔热涂 层材料附着于合金表面， 使得合金的耐磨性、 耐热性、 耐腐蚀等各种性能得到进一步提高。 近年来， Al ‑Si‑Y合金因其独特的性能而倍受关注。 然而， 关于铝硅钇体系合金的相平衡报 道有限。 为了能更加有效地提高Al ‑Si‑Y合金材料的性能和设计实验， 需要了解其准确的相 图和热力学 数据。 [0003]目前， Al‑Y二元体系最新发表的实验相图数据和严格评估的文献数据相结合， 发 现计算得到的相图和热力学性质与实验结果吻合较好， 可以作为最佳 的热力学数据库。 而 Si‑Y二元体系也是进行了最新重新的评估和优化， 得到了更加完善的Si ‑Y二元体系热力学 数据。 通过耦合了最新Al ‑Y和Si‑Y两个二元系统的热力学数据库， 得到了相对完整的Al ‑ Si‑Y三元系的热力学数据库； 还对Al ‑Si‑Y三元系相图富铝端进行了部分的实验， 发现与计 算得到的相图基本吻合， 从而验证了所耦合Al ‑Si‑Y三元系热力学 数据的准确性。 [0004]因此， 为了完整地了解Al ‑Si‑Y三元合金体系的相平衡和凝固过程， 为进一步的 Al‑Si‑Y三元合金体系的材料设计提供基础， 本申请通过实验和相图计算对Al ‑Si‑Y三元合 金体系进行研究， 经过对 该体系的文 献调研， 确定A l‑Si‑Y三元体系非富铝 端在热力学方面 的实验数据缺口， 结合实际应用， 确定了实测温度为500℃下的等温截面。 在获得完整的相 图信息后， 将为后续建立该体系的热力学数据库以及计算优化该体系的热力学数据， 进而 为设计高性能铝合金奠定实验基础。 发明内容 [0005]本发明的目的在 于克服Al ‑Si‑Y三元系合金在 500℃下等温截面相图的不足， 而提 供一种测定Al ‑Si‑Y三元系合金相图用计算机 辅助的方法。 [0006]实现本发明目的 的技术方案是： 一种测定Al ‑Si‑Y三元系合金相图用计算机 辅助的方法， 包括如下步骤： 1） 在现有 文献的基础上建立Al ‑Si‑Y三元合金的相图热力学 数据库： 基于收集文献报道的Al ‑Si‑Y三元合金体系及其边际二元系的各相吉布斯自由 能， 构建Al ‑Si‑Y三元合金体系的相图热力学 数据库； 再通过收集文献中Al ‑Si‑Y合金体系 液相、 Fcc相、 Bcc相和HCP相的热力学数据信 息以及现有的三元化 合物热力学参数， 从而获得Al ‑Si‑Y合金完整的热力学 数据信息； 采用Thermo ‑Calc‑2018a软件， 建立Al ‑Si‑Y合金体系液相、 Fcc相、 Bcc相和Hcp相说　明　书 1/5 页 3 CN 115422618 A 3