[发明专利]用于钢铝焊的热力学和本征力学性质计算的元素添加方法

权利要求书

1.一种用于钢铝焊的热力学和本征力学性质计算的元素的添加方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1，基于Miedema理论计算Fe-Al二元系统以及合金化元素X分别和Fe，Al形成的Fe-X，Al-X二元系统的标准摩尔生成焓；

Miedema模型的方程如下：

其中ΔH_ij为二元系统i-j的标准摩尔生成焓，x_i和x_j表示组元i和组元j的体摩尔分数，V_i和V_j表示组元i和组元j的摩尔体积，和代表组元i和组元j的电负性，和代表组元i和组元j的电子密度，为组元i和组元j的电子密度差，为组元i和组元j的电负性差；

μ_i和μ_j为组元i和组元j对应的常数；p,q,r,α，q/p,r/p均为经验常数；

步骤2，将Fe，Al，合金化元素X的电负性电子密度摩尔体积V_i以及各组元对应的常数p,q,r,α，q/p，r/p代入Miedema模型方程，通过Origin软件绘制Fe-X，Al-X，Fe-Al二元体系的标准摩尔生成焓结果图；在得到二元体系的标准摩尔生成焓以后，再根据Miedema理论，通过对比二元体系的标准摩尔生成焓大小，初步判断合金化元素X是否适合添加；

步骤3，当初步判断合金化元素X能够添加后，通过对Fe-X，Al-X二元系统中形成的二元相的形成热和吉布斯自由能进行计算，确定能够形成的稳定相Fe_xX_y，Al_xX_y；

步骤3.1、根据Fe-X，Al-X二元相图，找出以上二元系统中能够形成的二元相；

步骤3.2、基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，计算上述二元相的形成热ΔH以及吉布斯自由能G；

步骤3.3、计算完上述相的形成热ΔH和吉布斯自由能G以后，结合形成热ΔH和吉布斯自由能G的计算结果确定各二元系统中最易生成的稳定相Fe_xX_y，Al_xX_y；

步骤3.4、对稳定相Fe_xX_y，Al_xX_y进行本征力学性质的计算；

步骤4，对步骤3中确定的Fe-X，Al-X二元系统中最易形成的稳定相Fe_xX_y，Al_xX_y的本征力学性质进行计算；通过将稳定相Fe_xX_y，Al_xX_y的剪切模量和体积模量的比值G/B和Fe-Al相的剪切模量和体积模量的比值G/B相比较，最终确定相关合金化元素是否适合添加；

步骤4.1、通过计算得到各相的弹性常数C_ij；

步骤4.2、根据经验公式进一步计算各相的剪切模量G和体积模量B；

步骤4.3、依据剪切模量和体积模量的比值确定各相的延脆性；

步骤4.4、通过和Fe-Al相的剪切模量和体积模量的比值G/B比较，判断添加合金化元素X后生成的新相Fe_xX_y，Al_xX_y是否起到降低接头脆性的效果，从而最终确定相关合金化元素是否适合添加。

2.根据权利要求1所述的用于钢铝焊的热力学和本征力学性质计算的元素的添加方法，其特征在于：步骤4包括：

剪切模量和体积模量的经验公式如下：

其中C₁₁，C₁₂，C₄₄为弹性常数。