ご存知のように、相図は実験的にテストできます。ただし、実験的な状態図には多くの人的資源と材料リソースが必要です。反応に関与する高温、高圧、および腐食性ガスの条件下では、組成制御、容器の選択、および高温測定も困難になり、実験的決定は常に制限され、一方的なものであり、行うことができませんシステムの状態図と熱力学的特性の完全かつ包括的な理解図1:Fe-C状態図次に、状態図の計算は便利なソリューションです。彼は熱力学的原理を使用してシステムの相平衡を計算し、相図をプロットしました。相図計算が導入された後、システムの相図のいくつかの重要な領域といくつかの重要な相の熱力学的データのみを実験的に測定できますGibbs自由エネルギーモデルのパラメーターを最適化し、システム全体を構築するために全体の相図を推定できます。完全な相図熱力学データベース。その結果、相図の研究の作業負荷が大幅に軽減され、起こり得る実験の困難を回避することができます。簡単に言えば、相図の計算には6つの重要な利点または意味があります(1)実際の相を区別するために使用できます。ダイアグラムデータと熱化学データ自体とその一貫性。これにより、得られたさまざまな実験結果を合理的に評価し、正確で信頼性の高い状態図情報をユーザーに提供します。(2)状態図の準安定部分を推定して予測することができます。準安定状態図を取得します。(3)多相図を推定および予測し、多相バランスを計算し、実際の材料および加工技術の設計に参照を提供できます。(4)ギブズの自由エネルギー曲線を計算することにより、拡散のない相転移の成分範囲を予測できます。(5)相変化の推進力や必要な活動などの重要な情報を提供できます。相転移速度論研究の場合;(6)異なる条件での材料の準備と使用プロセスの研究と制御のための座標として、異なる熱力学的変数を使用してさまざまな相図を取得すると便利です。相図?相図計算の本質は、ターゲットシステムの各相の結晶構造、磁気秩序、化学秩序遷移に従って各相の熱力学的モデルを確立し、各相のギブズ自由エネルギー式を構築することです。これらのモデルからのフェーズ。最後に、平衡状態によって相図が計算されます。その中でも、各相の熱力学モデルの未確定パラメーターは、文献で報告されている相平衡と熱力学的特性データに基づいて取得され、相図計算ソフトウェアによって最適化されます。低成分系(一般に2成分系と3成分系)の取得された熱力学的パラメーターに基づいて、外挿または少数の多変量パラメーターを追加することにより、多成分系の相図と熱力学的情報を取得できます。一般に、温度を制御します、圧力、および材料処理中の構成。したがって、相図の計算ではモデル関数としてギブスの自由エネルギーを選択します。特定の材料を含むシステムで、外界とのエネルギー交換(閉システム)の場合、一定の温度と圧力のプロセスは常に方向ギブスの自由エネルギーの減少の割合であり、システムの総ギブスの自由エネルギーは、平衡状態で最も低いです。各相の構成元素の化学的位置は同じです。すべての温度での自由エネルギー組成曲線がわかっている場合は、最小自由エネルギーまたは同等の溶液の化学ビットを見つけることによって相図を計算できます。相図を計算するには、自由エネルギー曲線の準安定部分を知る必要があります、純粋な要素の準安定構成の自由エネルギーと準安定相転移点。相図の最適化と計算プロセスは、5つのステップに単純に分けることができます。(1)実験データの収集と評価。評価の目的は、著者が使用した実験方法に基づいて実験データの正確性を判断し、熱力学の原理と一致し、比較的合理的な実験データを選択することです。(2)自由エネルギーモデルの選択。相の構造に応じて、妥当なモデルが選択され、多変量システムを外挿することで検証できます。(3)測定された相図と熱化学データを使用して、ギブスの自由エネルギー式の未決定のパラメーターを最適化します。次に、適切なアルゴリズムと対応するコンピュータープログラムを使用して、相平衡条件に従ってコンピューター上の相図を計算します。(4)計算結果と実験データの比較と分析。 2つの間に大きな差がある場合は、決定するパラメーターを調整するか、熱力学モデルを再選択してから、計算結果が実験誤差範囲内のほとんどの相図データと熱化学データと一致するまで最適化計算を実行します。 (5)最適化後、すべての相図と熱力学データは熱力学モデルによって自己矛盾のない全体に接続され、最終的にモデルパラメータに格納されて相図熱力学データベースを形成します。現在、高度な相図計算ソフトウェアがあります相図計算ソフトウェアは、基本的には熱力学モデルと計算原理を大規模な数値計算と強力なコンピューター処理機能と組み合わせたものです。多変量および多相平衡計算を実行できるだけでなく、さまざまな形式の安定および準安定相図を提供することもできます。材料の準備と使用に密接に関連する他のパラメーターを取得できます。一般的に使用される相図熱力学計算ソフトウェア(Thermo-Calc、Fact Sage、Pandat、Jmatpro)の主な機能と特徴は次のとおりです。ここにそれぞれの特性の簡単なリストを示します1、Thermo-CalcソフトウェアThermo-Calcソフトウェアは、完全なデータシステム、強力な機能、および比較的完全な構造計算システムになりました。世界で高い評価を得ている熱力学計算ソフトウェアです。Thermo-Calcソフトウェアでは、相平衡計算(液相線と固相線の温度、各相の組成と比率など)、相図計算、熱力学的計算が可能です。熱力学的データを表にして計算することもできます。反応変化と駆動力の熱力学的関数、評価化学系の相平衡、相転移、そして様々な相図が自動描画プログラムによって描画されます。2、ファクトセージソフトウェアファクトセージソフトウェアは、 ChemSage / SOLGA-SMIX 2つの熱化学ソフトウェアパッケージ。豊富なデータベースコンテンツ、強力なコンピューティング機能、およびWindowsプラットフォームでの簡単な操作という利点があります。多変量多相バランス計算に加えて、Fact Sageソフトウェアは、相図、ドミナントエリアマップ、ポテンシャルpH図、熱力学を計算して描画することもできます。最適化、およびマッピング処理。FactSageソフトウェアアプリケーションには、材料科学、乾式冶金、湿式冶金、電気冶金、腐食、ガラス産業、燃焼、セラミック、地質学などが含まれます。FactSage 5.5データベースには、次のものが含まれます。化合物;(2)20元素を含む酸化物データベース;(3)20カチオンと8アニオンを含む溶融塩データ(4)Pb、Sn、Fe、Cu、Znなどの一般的な合金システムを含む包括的なデータベース(5)特定電解アルミニウム、製紙産業、高純度シリコンなどの特定の産業プロセス用のデータベース。 SGTEなどのベースを提供し、プライベートデータベースを作成する機能をユーザーに提供します。3、PandatソフトウェアPandatパッケージの最大の利点は、自由エネルギー関数が特定のコンポーネントの範囲内で複数の最低点を持っている場合でも、相図計算の専門知識と計算スキルは、初期値を設定せずに実行できます。 Pandatソフトウェアを使用すると、多相多相システムの安定したバランスを自動的に検索することもできます。Pandatのソフトウェアの主な機能には、計算、編集、高度な機能があります。計算機能は主に以下をカバーします:(1)相図の計算:二相、三成分および多成分平衡相図の計算(等温断面、等価断面、ユーザー定義断面);(2)液相線の計算:液相線(融点) )および一次析出相を自動的に計算でき、等温線を描くことができます(3)凝固計算:出力情報には、温度の関数としての固形分、密度、比熱、エンタルピーなどの曲線が含まれます;(4)相図の最適化:一連の相図と熱化学データを評価し、相図を最適化するためにWindowsインターフェースで操作できる熱力学的モデルパラメーターを取得するために使用されます。Pandatソフトウェアの主な機能は、使いやすい操作インターフェース、習得が容易ですそして使用;安定した信頼できる計算結果;ユーザーが初期値と推定値を入力する必要はありません。ソフトウェアがバランスポイントを自動的に検出します。ユーザー定義のデータベースをサポートし、さまざまな相図と熱力学を計算します。強力なコンピューティングプラットフォームを提供します。図2:PanGUI4のコンポーネント、JmatproソフトウェアJMatProは、強力で安定した熱力学モデルと熱力学データに基づいており、コアテクノロジーと計算です。すべての物理モデルは、材料性能計算の正確さを保証するために広範囲にわたって検証されています。 JMatProの計算速度は非常に速く、通常1分以内に完了します。高速計算の最も直接的な利点は、ユーザーが自分の材料式をすばやく試して、自分のコンピューターで必要な計算を完了することができることです。主な機能は次のとおりです。(1)安定および準安定状態の相図計算。ユーザーは、複数の合金システムの状態図などのコンポーネント平面を計算でき、温度によって変化したり、組成によって変化する多成分合金の状態図も計算できます。(2)物理的特性の計算–材料CAEシミュレーションに使用されます。材料の特性と温度の関係を計算できます。合金の各相の性能データも同時に計算でき、凝固プロセスの相図を計算できます。(3)機械的特性。材料の機械的特性は、室温および高温条件で計算できます。(4)相変化計算:マルテンサイト変態、鋼溶接熱サイクルおよびマルチパス熱間圧延計算、TTT / CCT曲線など。
出典:Meeyou Carbide

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