كما نعلم جميعًا ، يمكن اختبار مخططات المرحلة بشكل تجريبي. ومع ذلك ، فإن الرسوم البيانية للمرحلة التجريبية تتطلب الكثير من القوى العاملة والموارد المادية. في ظروف درجات الحرارة المرتفعة والضغط العالي والغازات المسببة للتآكل التي ينطوي عليها التفاعل ، سيواجهون أيضًا صعوبات في التحكم في التركيب واختيار الحاوية وقياس درجة الحرارة العالية ، ويكون التحديد التجريبي دائمًا محدودًا من جانب واحد وغير قادر على فهم كامل وشامل لمخطط الطور والخصائص الديناميكية الحرارية للنظام. الشكل 1: مخطط طور Fe-C ثم ، يعد حساب مخطط الطور حلاً مناسبًا. قام بحساب توازن الطور للنظام باستخدام مبادئ الديناميكا الحرارية ورسم مخطط الطور ، وبعد إدخال حساب مخطط الطور ، يمكن فقط قياس البيانات الديناميكية الحرارية لبعض المناطق الرئيسية وبعض المراحل الرئيسية لمخطط الطور للنظام تجريبياً تحسين معلمات نموذج الطاقة الحرة في جيبس ، ويمكن استقراء مخطط المرحلة الكاملة لبناء النظام. قاعدة بيانات ديناميكية حرارية مخطط مرحلة كاملة. ونتيجة لذلك ، يتم تقليل عبء العمل في دراسة مخطط المرحلة بشكل كبير ، ومن الممكن تجنب الصعوبات التجريبية المحتملة. وبعبارات بسيطة ، يمكن أن يكون لحسابات مخطط المرحلة 6 مزايا أو معاني مهمة (1) يمكن استخدامها لتمييز المرحلة الفعلية بيانات الرسم البياني والبيانات الحرارية الكيميائية نفسها واتساقها ، وذلك لإجراء تقييم معقول للنتائج التجريبية المختلفة التي تم الحصول عليها ، وتزويد المستخدمين بمعلومات مخطط دقيق وموثوق للطور ؛ (2) يمكن استقراء الجزء المنتقل من مخطط المرحلة والتنبؤ به الحصول على رسم تخطيطي للطور المستقر ؛ (3) يمكنه استقراء المخططات متعددة المراحل والتنبؤ بها ، وحساب التوازن متعدد الأطوار ، وتوفير مرجع لتصميم المواد الفعلية وتكنولوجيا المعالجة ؛ (4) عن طريق حساب منحنى الطاقة الحرة جيبس ، يمكن التنبؤ بمجموعة مكونات الانتقال الخالي من الانتشار ؛ (5) يمكن أن يوفر معلومات مهمة مثل القوة الدافعة لتغيير المرحلة والنشاط المطلوب للبحث عن حركية المرحلة الانتقالية ؛ (6) من السهل الحصول على مخططات طور مختلفة بمتغيرات ديناميكية حرارية مختلفة كمنسقات لدراسة ومراقبة عمليات إعداد المواد واستخدامها في ظروف مختلفة ، لذا ، لماذا يمكننا الحصول على مخطط الطور عن طريق حساب مخطط المرحلة: إن جوهر حساب مخطط المرحلة هو إنشاء النماذج الديناميكية الحرارية لكل مرحلة وفقًا للهيكل البلوري ، والنظام المغناطيسي ، والانتقال الكيميائي لكل مرحلة في النظام المستهدف ، وبناء تعبير الطاقة الحرة لكل جيبس المرحلة من هذه النماذج. أخيرًا ، يتم حساب مخطط الطور بواسطة حالة التوازن. من بينها ، يتم الحصول على المعلمات غير المحددة في كل نموذج ديناميكي حراري للطور بناءً على توازن الطور وبيانات الخصائص الديناميكية الحرارية الواردة في الأدبيات وتم تحسينها عن طريق برنامج حساب مخطط الطور. استنادًا إلى المعلمات الديناميكية الحرارية التي تم الحصول عليها للأنظمة منخفضة المكونات (بشكل عام الأنظمة الثنائية والثالثية) ، يمكن الحصول على مخطط الطور والمعلومات الديناميكية الحرارية للنظام متعدد المكونات عن طريق الاستقراء أو بإضافة عدد صغير من المعلمات متعددة المتغيرات. بشكل عام ، نتحكم في درجة الحرارة والضغط والتكوين أثناء معالجة المواد. لذلك ، نختار طاقة جيبس الحرة كوظيفة نموذجية في حساب مخطط الطور ، بالنسبة لنظام يحتوي على مادة معينة ولكن تبادل الطاقة مع العالم الخارجي (نظام مغلق) ، تكون درجة الحرارة الثابتة وعملية الضغط دائمًا في الاتجاه من انخفاض الطاقة الحرة في جيبس ، وإجمالي الطاقة الحرة في جيبس للنظام هو الأدنى في التوازن. المواقع الكيميائية للعناصر المكونة في المراحل متساوية. إذا كنا نعرف منحنى تكوين الطاقة الحرة في جميع درجات الحرارة ، فيمكننا حساب مخطط الطور من خلال إيجاد الحد الأدنى من الطاقة المجانية أو ما يعادلها من البت الكيميائي الحل ، ولحساب مخطط الطور ، نحتاج إلى معرفة الجزء المنبثق من منحنى الطاقة الحرة ، الطاقة الحرة للتكوين النقيلي للعنصر النقي ونقطة الانتقال الطوري النقيلي يمكن تقسيم عملية تحسين مخطط المرحلة وحسابها ببساطة إلى خمس خطوات: (1) جمع البيانات التجريبية وتقييمها. الغرض من التقييم هو الحكم على دقة البيانات التجريبية بناءً على الطرق التجريبية المستخدمة من قبل المؤلفين ، واختيار البيانات التجريبية التي تتوافق مع المبادئ الديناميكية الحرارية وتكون أكثر معقولية نسبيًا. (2) اختيار نموذج الطاقة الحرة. وفقًا لهيكل المرحلة ، يتم اختيار نموذج معقول ويمكن التحقق منه عن طريق استقراء النظام متعدد المتغيرات. (3) باستخدام مخططات المرحلة المقاسة والبيانات الحرارية الكيميائية لتحسين المعلمات غير المحددة في تعبير الطاقة الحرة جيبس ؛ ثم استخدم الخوارزمية المناسبة وبرنامج الكمبيوتر المقابل لحساب مخطط الطور على الكمبيوتر وفقًا لظروف توازن الطور. (4) مقارنة وتحليل نتائج الحساب والبيانات التجريبية. إذا كان هناك اختلاف كبير بين الاثنين ، قم بضبط المعلمات لتحديد أو إعادة تحديد النموذج الديناميكي الحراري ، ثم قم بإجراء حساب التحسين حتى تتوافق نتائج الحساب مع معظم بيانات مخطط المرحلة والبيانات الحرارية الكيميائية ضمن نطاق الخطأ التجريبي. (5) بعد التحسين ، يتم توصيل جميع مخططات الطور وبيانات الديناميكا الحرارية بواسطة نموذج ديناميكي حراري إلى كل متماسك ذاتيًا ، ويتم تخزينها أخيرًا في معلمة نموذج لتشكيل قاعدة بيانات ديناميكية حرارية لمخطط الطور. الآن ، هناك برنامج متطور لحساب مخطط الطور. التي يمكن أن تؤدي حسابات الرسم البياني المرحلي. برنامج حساب الرسم البياني للمرحلة هو في الأساس مزيج من النماذج الديناميكية الحرارية والمبادئ الحسابية مع الحسابات العددية واسعة النطاق ووظائف معالجة الكمبيوتر القوية. لا يمكنها فقط تحقيق حسابات التوازن متعدد المتغيرات ومتعدد الأطوار ، ولكن أيضًا تعطي أشكالًا مختلفة من الرسوم البيانية للمراحل المستقرة والثابتة. يمكن الحصول على المعلمات الأخرى التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بإعداد واستخدام المواد ، فيما يلي الوظائف والميزات الرئيسية لبرمجيات حساب الديناميكا الحرارية للمخطط الطوري شائعة الاستخدام (Thermo-Calc و Fact Sage و Pandat و Jmatpro). فيما يلي قائمة مختصرة بخصائص كل منها ، برنامج Thermo-Calc أصبح برنامج Thermo-Calc نظام بيانات كامل ووظيفة قوية ونظام حساب هيكلي كامل نسبيًا. إنه برنامج حساب ديناميكي حراري يتمتع بسمعة جيدة في العالم ، حيث يتيح برنامج Thermo-Calc حسابات توازن الطور (مثل درجة حرارة السائل والصلبة ، والتكوين ونسبة كل مرحلة ، وما إلى ذلك) ، وحسابات مخطط الطور ، والحسابات الديناميكية الحرارية. يمكن أيضًا جدولة البيانات الديناميكية الحرارية وحسابها. إن الوظيفة الديناميكية الحرارية لتغيرات التفاعل والقوة الدافعة ، وتوازن طور النظام الكيميائي للتقييم ، وانتقال الطور ، ومخططات الطور المختلفة يتم رسمها بواسطة برنامج رسم أوتوماتيكي .2 ، برنامج Fact Sage هو مزيج من ChemSage / SOLGA-SMIX مجموعتين من البرمجيات الحرارية. يتميز بمحتوى غني لقاعدة البيانات ، ووظائف حوسبة قوية ، وسهل التشغيل ضمن نظام Windows الأساسي ، بالإضافة إلى حساب التوازن متعدد المتغيرات متعدد المراحل ، يمكن لبرنامج Fact Sage أيضًا حساب ورسم مخططات المرحلة ، خرائط المنطقة السائدة ، مخططات pH المحتملة ، ديناميكية حرارية التحسين ، وتجهيز الخرائط.تتضمن تطبيقات برمجيات Fact Sage علم المواد ، وعلم المعادن ، والمعادن المائية ، والتعدين الكهربائي ، والتآكل ، وصناعة الزجاج ، والاحتراق ، والسيراميك ، والجيولوجيا ، وما إلى ذلك ، وتشمل قاعدة بيانات Fact Sage 5.5 ما يلي: مركبات ؛ (2) قاعدة بيانات أكسيد تحتوي على 20 عنصرًا ؛ (3) بيانات ملح منصهرة تحتوي على 20 كاتيون و 8 أنيونات (4) قاعدة بيانات شاملة تحتوي على أنظمة سبيكة شائعة مثل Pb ، Sn ، Fe ، Cu ، Zn ، إلخ. (5) محددة قواعد بيانات للعمليات الصناعية المحددة مثل الألمنيوم الإلكتروليتي وصناعة الورق والسيليكون عالي النقاء ، بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لـ Fact Sage أيضًا استخدام بيانات دولية أخرى معروفة قواعد مثل SGTE ، وتزويد المستخدمين بالقدرة على إنشاء قواعد بيانات خاصة. 3 ، برنامج Pandat أكبر ميزة لحزمة Pandat هي أنه حتى إذا كانت وظيفة الطاقة المجانية تحتوي على أدنى نقاط متعددة ضمن نطاق معين من المكونات ، فإن المستخدمين يمكن لخبرة حساب الرسم البياني للمرحلة ومهارات الحساب القيام به دون تحديد القيم الأولية. باستخدام برنامج Pandat ، يمكنه أيضًا البحث تلقائيًا عن التوازن المستقر للأنظمة متعددة المراحل متعددة المراحل ، وتشمل الميزات الرئيسية لبرنامج Pandat الحوسبة والتحرير والميزات المتقدمة. تشمل وظيفة الحساب بشكل رئيسي: (1) حساب مخطط الطور: حساب مخططات الطور الثنائي ، والثالث ومتعدد العناصر (قسم متساوي الحرارة ، قسم مكافئ ، قسم محدد من قبل المستخدم) ؛ (2) حساب السائل: السائل (نقطة انصهار ) ويمكن حساب الطور المتسارع الأساسي تلقائيًا ، ويمكن رسم أيزوثرم. (3) حساب التصلب: تتضمن معلومات الإخراج منحنى الجزء الصلب ، الكثافة ، الحرارة النوعية ، المحتوى الحراري ، إلخ كدالة لدرجة الحرارة ؛ (4) تحسين مخطط المرحلة: يستخدم لتقييم سلسلة من مخططات المرحلة والبيانات الحرارية الكيميائية ، والحصول على معلمات النموذج الديناميكي الحراري التي يمكن معالجتها في واجهة Windows لتحسين مخططات المرحلة.الميزات الرئيسية لبرنامج Pandat هي: واجهة تشغيل سهلة ، سهلة التعلم والاستخدام ؛ نتيجة حساب مستقرة وموثوقة ؛ لا حاجة للمستخدم لإدخال القيمة الأولية والقيمة المقدرة ؛ يجد البرنامج تلقائيًا نقاط التوازن ؛ يدعم قاعدة البيانات المعرفة من قبل المستخدم ، ويحسب المخططات الطورية المختلفة والديناميكا الحرارية. يوفر منصة حوسبة قوية. الشكل 2: مكونات برنامج PanGUI4 ، برنامج Jmatpro يعتمد JMatPro على نماذج ديناميكية حرارية قوية ومستقرة وبيانات ديناميكية حرارية كتقنية أساسية وحساب. تم التحقق من جميع النماذج المادية على نطاق واسع لضمان دقة حسابات أداء المواد. سرعة حساب JMatPro سريعة جدًا ، وعادة ما يمكن إكمالها خلال دقيقة واحدة. الميزة الأكثر إلحاحًا للحسابات السريعة هي أنه يمكن للمستخدمين تجربة الصيغ المادية الخاصة بهم بسرعة وإكمال العمليات الحسابية المطلوبة على جهاز الكمبيوتر الخاص بهم ، وتشمل الميزات الرئيسية ما يلي: (1) حسابات مخطط المرحلة المستقرة والثابتة. يمكن للمستخدم حساب مستويات المكونات مثل مخططات الطور لأنظمة السبائك المتعددة ، ويمكنه أيضًا حساب مخططات الطور للسبائك متعددة المكونات التي تتغير مع درجة الحرارة أو تختلف مع التركيب. (2) حساب الخواص الفيزيائية - المستخدمة لمحاكاة المواد CAE. يمكن حساب العلاقة بين خصائص المادة ودرجة الحرارة. يمكن أيضًا حساب بيانات الأداء لكل مرحلة في السبائك في نفس الوقت ويمكن حساب مخطط الطور في عملية التصلب. (3) الخصائص الميكانيكية. يمكن حساب الخواص الميكانيكية للمادة في درجة حرارة الغرفة وظروف درجة الحرارة العالية. (4) حساب تغير الطور: التحول المارتينسيتي ، الدورة الحرارية لحام الفولاذ والحساب المتداول الساخن متعدد الممرات ، منحنى TTT / CCT ، إلخ.
المصدر: Meeyou Carbide

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

arالعربية