【摘 要】
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镓基液态金属近年来渐渐地成为了人们研究的热点方向,其高流动性,高热导率,低熔点等优异性能广泛应用于多种领域,由镓、铟、锡和锌四种元素组成的Ga-In-Sn-Zn体系中包含了多种镓基液态金属。但是由于该体系的热力学数据库没有建立,所以在提高该体系材料的性能和开发新材料时缺少理论指导,往往需要进行不断地试错过程,才能达成目标,大大增加了研发周期和资金投入。为了解决上述问题,论文旨在优化Ga-In-Sn
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镓基液态金属近年来渐渐地成为了人们研究的热点方向,其高流动性,高热导率,低熔点等优异性能广泛应用于多种领域,由镓、铟、锡和锌四种元素组成的Ga-In-Sn-Zn体系中包含了多种镓基液态金属。但是由于该体系的热力学数据库没有建立,所以在提高该体系材料的性能和开发新材料时缺少理论指导,往往需要进行不断地试错过程,才能达成目标,大大增加了研发周期和资金投入。为了解决上述问题,论文旨在优化Ga-In-Sn-Zn体系中各相的热力学参数,建立该体系的热力学数据库,由于该体系中存在亚稳现象,截留亚稳相对镓基液态金属的应用非常有利,所以同时对该体系中的亚稳现象进行研究。主要的研究内容包括:使用爱因斯坦热容模型及其低阶、高阶非简谐波修正模型拟合纯组元亚稳相β-Ga热容实验数据,获得多组晶格稳定性表达式,然后使用每个晶格稳定性表达式计算的热力学数据结果与实验值比较,获得最可靠的β-Ga晶格稳定性表达式,完成β-Ga的热力学优化。之后研究影响亚稳相β-Ga相稳定性的因素。使用CALPHAD方法结合实验数据和现有的热力学信息对Ga-In-Sn-Zn体系中四个子三元体系（Ga-In-Sn、Ga-In-Zn、Ga-Sn-Zn和In-Sn-Zn）进行热力学优化。运用亚正规溶体模型优化Ga-In-Sn和Ga-Sn-Zn液相的热力学参数,通过外推计算获得Ga-In-Zn和In-Sn-Zn的热力学信息,将用热力学参数计算的三元相图与实验值比较,获得准确的三元体系热力学参数,从而可以建立Ga-In-Sn-Zn体系的热力数据库。最后使用热力学数据库计算Ga-In-Sn-Zn的相平衡信息。利用低温DSC实验设备从样品质量、过冷度和微添加物三个方面来研究对Ga-In-Sn-Zn体系中亚稳现象的影响,并且能使亚稳相处于稳定的状态。将获得的实验数据进行对比分析,探究影响该体系中亚稳现象的因素。
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