[发明专利]一种预定硬度的Fe-Cu-C合金材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种预定硬度的Fe‑Cu‑C合金材料的制备方法，属于材料研究方法及技术领域。该方法综合利用Calphad相图计算、第一性原理计算和多元扩散偶实验，通过建立Fe‑Cu‑C体系的“原子排布‑合金成分‑合成温度‑相结构‑弹性模量‑合金硬度”大数据库，可以快速获得目标硬度的Fe‑Cu‑C合金的合金成分、合成温度及相组成信息，直接用于指导高硬度的Fe‑Cu‑C合金的制备。与传统材料设计方法相比，该方法的针对性和目的性更强，在建立起Fe‑Cu‑C合金的硬度大数据库之后，可以反复利用该数据库指导不同目标硬度的Fe‑Cu‑C合金的制备，极大的节省了人力物力成本。

主权项

1.一种预定硬度的Fe‑Cu‑C合金材料的制备方法，包括如下步骤：(1)利用Calphad相图计算方法，将数学拟合热力学模型、正规溶体热力学模型及R‑K热力学模型代入相图计算中进行迭代计算，得到Fe‑Cu‑C体系的热力学参数并构建Fe‑Cu‑C体系的相图数据库；(2)利用第一性原理计算方法计算指定成分和温度下的Fe‑Cu‑C合金材料的弹性常数矩阵，采用经典拟合公式计算出体模量和剪切模量，再利用经验公式计算得到Fe‑Cu‑C合金材料的理论硬度；(3)利用多元扩散偶实验方法制备实验样品，并对样品进行高分辨材料性能表征，得到材料的相结构、合金成分、弹性模量和合金硬度的实验数据；(4)对上述计算结果和实验结果进行相互关联并验证，建立起Fe‑Cu‑C合金体系的大数据库；(5)根据Fe‑Cu‑C合金材料的预定硬度，从所述大数据库中得到对应的制备参数，最后根据得到的参数制得所述预定硬度的Fe‑Cu‑C合金材料。