多元合金含压CALPHAD热力学模型及其在压力凝固Al-Si-Mg合金中的应用

高压技术已成为调控合金组织和提高合金性能的重要手段。深入了解压力作用下合金的热力学本质是利用高压技术进行合金设计的先决条件。基于精准数据库的CALPHAD方法在合金设计方面具有显著优势。然而，可靠的多元合金含压热力学模型/数据库缺失限制了CALPHAD方法在高压领域的应用。本文将合金含压的能量分为常压和压力增加引起的两部分贡献，依此发展了多元合金含压CALPHAD唯象热力学模型，并成功应用于构建Al-Si-Mg合金的含压热力学数据库。计算的压力相关相平衡/热力学性质与文献报道实验数据间的一致性验证了含压热力学数据库的可靠性。随后，耦合含压热力学模型/数据库、CALPHAD计算/模拟和高通量计算平台Malac-Distmas，提出了压力凝固合金的CALPHAD设计框架，基于该框架预测了不同Al-Si-Mg合金的高压凝固和高压热处理行为。预测的合金微结构、相变和相平衡与实验数据吻合。该论文研究结果揭示了压力对合金热力学本质的影响，为高压合金设计的发展提供了理论指导。 （文章DOI: https://doi.org/10.1016/j.apmate.2024.100182）