Fe-O-U三元体系热力学优化

发布时间：2019-09-27 21:16

【摘要】：使用Fact Sage商业软件重新评估Fe-O-U三元体系。在考虑了已发表文献中的固液相变温度、不变平衡温度和热力学性质数据之后,得到了一组自洽的Fe-O-U三元体系热力学参数。本评估覆盖了体系中的所有成分和温度范围。计算所得相图和热力学性质与可信赖的试验数据较好吻合。
【图文】：

试验数据,二元系,计算结果,数据库

90上海金属第39卷计算结果与实际情况也更接近。同时还优化了BCC_A2→FCC_A1的相变温度，使之为1185．1K，相比于NUCL10的计算结果，更吻合试验结果1185K。还计算了Fe-O二元系的不变平衡温度和成分、各个温度下随氧气含量变化的氧气活度、COＲUNDUM(Fe2O3)和SPINEL(Fe3O4)相的热容、焓值等热力学性质，结果显示都能与试验数据良好吻合。优化后的O-U二元相图见图1(b)，图中实线为本文计算结果，虚线为NUCL10数据库计算结果，可见两者基本保持一致，只是降低了FCC_C1+GAS相的下边界。虽然此处并没有相关试验数据点，但在2006年，Cheynet［8］的Nuclear数据库说明，Fe-O二元系的不变平衡数据中，GAS→FCC_C1的转变温度为2125．9K，比NUCL10数据库的计算结果2250K低了很多，所以本文以文献［8］为准，将该转变温度优化至2100K，误差在可接受范围内。此外，还计算了O9U4、O8U3、O2U1的定压热容Cp值，计算结果与试验数据保持一致。在图1(c)的Fe-U二元系中，本文在2010年Kurata的基础上，作了部分区域的优化。与Fe-O二元系相同，对Fe-U二元系也优化了BCC_A2向FCC_A1的磁性转变温度，使之为1179．8K，相较于NUCL10数据库，更接近于实际值1184．9K。此外，还扩大了BCC_A2相区域，使之与试验数据保持一致。而在相图的其他区域，本文计算结果也能与试验数据良好吻合。图1本文计算得到的(a)Fe-O、(b)O-U、(c)Fe-U二元系相图与NUCL10试验数据的比较Fig．1Comparisonofphasediagramsof(a)Fe-O，(b)O-U，(c)Fe-UbinarysystemscalculatedinthisworkandfromNUCL10database根据COＲPHAD试验关于FeO-UO2伪二元系的结果，本文重新优化了FeO-UO2伪二元相图，结果如图2所示。可见本文?

相图,伪二元相图,共晶点温度

优化了BCC_A2向FCC_A1的磁性转变温度，使之为1179．8K，相较于NUCL10数据库，更接近于实际值1184．9K。此外，还扩大了BCC_A2相区域，使之与试验数据保持一致。而在相图的其他区域，本文计算结果也能与试验数据良好吻合。图1本文计算得到的(a)Fe-O、(b)O-U、(c)Fe-U二元系相图与NUCL10试验数据的比较Fig．1Comparisonofphasediagramsof(a)Fe-O，(b)O-U，(c)Fe-UbinarysystemscalculatedinthisworkandfromNUCL10database根据COＲPHAD试验关于FeO-UO2伪二元系的结果，本文重新优化了FeO-UO2伪二元相图，结果如图2所示。可见本文优化结果与试验结果吻合较好。其中，共晶点温度为1621．02K，成分为95．96%FeO，FeO在FCC_C1中的溶解度极限为17．46%。至今还未有科研机构做过关于FeO1．5-UO2伪二元相图的试验，因此，该相图计算结果的准确与否，只有和其他商业软件的计算结果比较才可知。图3比较了本文数据库与TDnucl商业版数据库的计算结果。可见，两者的相变温度和各相位置关系基本一致。由此证明，本文获得的FeO1．5-UO2相关相互作用参数可以用以建立准确的FeO1．5-UO2伪二元相图。其中，共晶点温度为1562．83K，成分为40．81%UO2。而TDnucl的计算结果中，共晶点温度为1530．58K，成分为40．67%UO2，两者误差≤2%，，在可接受的误差范围内。图2本文计算得到的FeO-UO2伪二元相图与COＲPHAD试验结果比较Fig．2Comparisonofpseudo-binaryphasediagramofFeO-UO2calculatedinthisworkandfromCOＲPHADdatabase
【作者单位】：上海大学材料科学与工程学院;上海核工程研究设计院;
【基金】：上海核工程设计研究院(No.D71-0110-14-030)资助
【分类号】：TG111.3

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