[发明专利]一种消除冷却过程影响的互扩散系数测量方法

摘要

本发明公开了一种消除冷却过程影响的互扩散系数测量方法，其特征是按如下步骤进行：1利用互扩散设备对合金熔体的一维半无限大扩散偶进行等温扩散实验，获得成分谱；2获得一维半无限大扩散偶的互扩散系数；3获得一维半无限大扩散偶的扩散长度；4获得一维半无限大扩散偶在等温扩散过程中的互扩散系数和扩散长度。本发明能在操作简单的滑动剪切技术基础上，准确、合理地消除冷却过程扩散的影响，提高互扩散实验的测量精度，从而能得到精确的互扩散数据，为合金熔体互扩散数据库的建立，相关合金熔体领域的发展及金属材料的设计和应用做出贡献。

主权项

1.一种消除冷却过程影响的互扩散系数测量方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、在所设定的扩散温度T下，利用互扩散设备对合金熔体的一维半无限大扩散偶分别进行M次等温扩散实验，获得等温扩散时间分别为t₁，t₂，…，t_m，…，t_M的成分谱C(t₁)，C(t₂)，…，C(t_m)，…，C(t_M)；t_m表示所述一维半无限大扩散偶在所述扩散温度T下第m个等温扩散时间；1≤m≤M；C(t_m)表示所述一维半无限大扩散偶在第m个等温扩散时间t_m的成分谱，并有表示所述一维半无限大扩散偶在第m个等温扩散时间t_m的第位置上的浓度；N_m表示所述一维半无限大扩散偶在所述扩散温度T下的第m次等温扩散实验中测量成分点的个数；1≤n_m≤N_m；A、B分别表示所述一维半无限大扩散偶的组元；分别表示所述一维半无限大扩散偶在+∞位置上和‑∞位置上A组元的原子百分比浓度，步骤2、利用式(1)获得所述一维半无限大扩散偶在所述扩散温度T下第m次等温扩散实验的互扩散系数D_m，从而获得M次不同等温扩散时间下的互扩散系数D₁，D₂，…，D_m…，D_M：式(1)中，C(x,t_m)表示所述一维半无限大扩散偶在第m个等温扩散时间t_m的第x位置上的浓度；表示所述一维半无限大扩散偶在所述扩散温度T下第m次等温扩散实验中扩散界面的位置；erf()表示误差函数；步骤3、利用式(2)获得所述一维半无限大扩散偶在所述扩散温度T下第m次等温扩散实验的扩散长度L_m，从而获得M次不同等温扩散时间下的扩散长度L₁，L₂，…，L_m…，L_M：步骤4、利用式(3)对式(2)中的4Dmtm进行分解：式(3)中，表示所述一维半无限大扩散偶在所述扩散温度T下第m次互扩散实验中等温扩散过程的互扩散系数；表示所述一维半无限大扩散偶在扩散温度T下第m次互扩散实验中降温扩散过程的平均互扩散系数，t′_m表示第m次互扩散实验中从所述扩散温度T降到室温所经历的降温时间；步骤5、将所述等温扩散过程的互扩散系数记为D；将所述降温扩散过程的平均互扩散系数和降温时间t′_m分别记为和t′；则式(3)改写为：步骤6、根据式(2)和(4)获得如式(5)所示的扩散长度L与等温扩散时间t的函数表达式L2(t)：步骤7、利用式(6)获得等温扩散时间t＝0时刻的函数表达式L2(0)：步骤8、将式(6)代入式(5)获得式(7)：L2(t)＝4Dt+L2(0)  (7)步骤9、对式(7)进行拟合，从而获得所述一维半无限大扩散偶在所述扩散温度T下第m次等温扩散实验中等温扩散过程的互扩散系数D和等温扩散时间t＝0时刻的扩散长度L(0)。