稀土合金热力学数据库的开发及其在材料设计中的应用

王婷婷 内蒙古科技大学／包头西土研究所

喻大华 内蒙古科技大学

隋意 包头稀土研究院

稀土合金热力学数据库的开发及其在材料设计中的应用

王婷婷 内蒙古科技大学／包头西土研究所

喻大华 内蒙古科技大学

隋意 包头稀土研究院

在现代社会当中，稀土合金的作用越来越明显，给社会的经济发展带来了巨大的推动作用，因此在此种情况下，就需要充分的对稀土合金的热力学进行研究，在材料设计的过程当中和现阶段的数据库技术进行实现连接，最终实现对稀土热力学的详细分析。在本文当中首先对稀土化合物进行了概述；其次对在稀土合金化合物的基础上进行建立的数据库做出了分析和研究；最后对稀土合金化合物热力学在材料设计当中的应用进行了研讨。

稀土合金 热力学 数据库 材料设计

随着我国经济的不断发展，我国的资源需求也在不断的提升，因此在我国的不断发展当中，需要对我国的资源进行全方位的利用。在我国的稀土资源当中，占据着相当重要的地位，因此需要在不断的挖掘研究当中和现代化的数据库技术进行结合，从而实现对其材料的相关设计，保证稀土合金资源可以得到充分的利用，推动我国经济的不断发展。

1 稀土化合物

在稀土化合物的表示当中，元素是元素周期表中锢系等种元素总称。其中稀土可以说是典型的金属元素，其中的金属活泼性是仅次于碱金属和碱土金属元素的，但是要比其他金属元素活泼。另外，在稀土元素的应用当中，可以充分的和氮、碳、磷等化学元素等发生反应并且易溶于盐酸、硫酸和硝酸中。在此种情况下，稀土元素及其化合物具有许多优异的独特性质、如磁学性质、光学性质、电性质、核性质、化学性质等，因此在应用方面得到了广泛的应用，比如电子、信息、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环保、农业等领域。

2 稀土合金化合物数据库设计

在进行稀土合金化合物的数据库设计当中，需要对稀土合金化合物相关特性做出全面的了解和分析，最终通过对数据的分析和研究，来进行预测和模型的模拟计算，为之后的稀土合金的化合物提供相当可靠的理论研究和必要的数据基础。其中根据稀土以及其合金化合物的相关特点以及应用范围等，对数据库进行研发，可以分为五个方面的内容，分别是稀土热力学数据库，可以提供热力学数据；稀土物理性质数据库，可以提供电、磁、声、光方面的性能数据；稀土结构数据库，可以提供晶格参数、结晶形态等结构参数；稀土相图数据库，可以提供平衡图等相关相图；稀土工艺参数数据库，可以提供提炼、提纯以及重要稀土材料及其典型化合物的制备工艺流程、工艺参数。在对数据库的框架设计当中，根据实际的情况分为数据查询、数据维护、数据计算、数据的绘制以及过程的模拟等，其中数据库框架如图1所示。

图1 数据库框架示意图

在热力学当中，可以实现冶金化学过程研究，提供了主要的实践理论。并且由于其独特性，从而可以为冶金和化学过程的研究提供相当严谨的理论基础。在现实生活当中，需利用热力学进行研究的地方也是很多，因此需要利用数据库来实现对数据的相关存储。

3 稀土合金化合物热力学在材料设计当中的应用

在数据库的设计当中，利用到多层体系结构的设计，主要是对模式的综合应用，并且可以实现在模式的基础上进行机制的研究，在本文当中，对三层模式的体系结构进行逐渐转换成为多层体系结构，如图2所示。

图2 多层体系结构示意图

在对热力学进行研究的时候，需要科学的把握方向和限度，从而对各种的因素造成的影响反应进行研究。在对稀土合金化合物的材料设计和研究过程当中，需要保持多种元素和所相的体系支撑，保证参与到其中的物质的存在形式主要是溶液或熔体的形式存在。因此在进行稀土合金化合物数据库的研究当中，需要充分的对某一种物质的单质或者化合物在某一种形态之下做形成的热力学数据参数进行计算，并且还要对其中的能量转换和传递进行充分的研究。

在进行数据库数值的计算当中，首先利用计算机来对用户给出的资料进行判断，从而才能实现根据用户的要求进行相对应的热力学的数据计算，最终在化学反应的原理下保持平衡的状态，实现最外层电子反应物之间的得失总数相等的转台。在对数据库的详细模块的设计当中，保证其在实际应用的基础上进行实现，从而对稀土合金化学物的相关参数做出全方位的了解计算和存储。

综上所述，热力学属于一种对自然现象进行总结的一门学科，需要对冶金以及化学过程进行充分的理论研究，因此在热力学的研究当中应用到了很多相关的数据，在此种情况下，就需要建立起稀土合金热力学数据库，来充分的发挥我国稀土资源的优势，最终实现推动我国的稀土工业的发展目标。

[1]刘兴军,张红玲,王书亮等.RE-X二元合金相图的热力学数据库[J].中国有色金属学报,2011,21(4):865-874

[2]刘兴军,张红玲,王书亮等.RE-X二元合金相图的热力学数据库的建立[C].2010中国材料研讨会论文集.2010:1-15

[3]甘世溪,刘兴军,王翠萍等.Sn-RE二元相图热力学数据库的建立[C].//第5届海内外中华青年材料科学技术研讨会暨第13届全国青年材料科学技术研讨会论文集.2011:847-852