Jak wszyscy wiemy, diagramy fazowe można testować eksperymentalnie. Jednak eksperymentalne diagramy fazowe wymagają dużej siły roboczej i zasobów materialnych. W warunkach wysokiej temperatury, wysokiego ciśnienia i gazów korozyjnych biorących udział w reakcji napotkają one również trudności w kontrolowaniu składu, wyborze pojemnika i pomiarze w wysokiej temperaturze, a określenie eksperymentu jest zawsze ograniczone, jednostronne, niezdolne do pełne i kompleksowe zrozumienie schematu fazowego i właściwości termodynamicznych układu. Rysunek 1: Wykres fazowy Fe-C Następnie obliczenie schematu fazowego jest wygodnym rozwiązaniem. Obliczył równowagę fazową układu za pomocą zasad termodynamicznych i wykreślił diagram fazowy. Po wprowadzeniu obliczeń diagramu fazowego można eksperymentalnie zmierzyć tylko dane termodynamiczne niektórych kluczowych obszarów i niektórych kluczowych faz diagramu fazowego systemu zoptymalizować parametry modelu energii swobodnej Gibbsa, a cały schemat faz można ekstrapolować, aby zbudować system. Kompletna termodynamiczna baza danych diagramów fazowych. W rezultacie obciążenie pracą związaną z badaniem schematu fazowego jest znacznie zmniejszone i można uniknąć możliwych trudności eksperymentalnych. Mówiąc prościej, obliczenia schematu fazowego mogą mieć 6 ważnych zalet lub znaczeń (1) Można go wykorzystać do rozróżnienia faktycznej fazy dane wykresów i same dane termochemiczne oraz ich spójność, aby dokonać rozsądnej oceny różnych uzyskanych wyników eksperymentalnych oraz dostarczyć użytkownikom dokładnych i wiarygodnych informacji na temat diagramu fazowego; (2) Metastabilną część diagramu fazowego można ekstrapolować i przewidzieć uzyskać metastabilny diagram fazowy; (3) Potrafi dokonać ekstrapolacji i przewidzieć diagramy wielofazowe, obliczyć bilans wielofazowy i zapewnić odniesienia do projektowania rzeczywistych materiałów i technologii przetwarzania; (4) Obliczając krzywą energii swobodnej Gibbsa, można przewidzieć zakres komponentu bezfundowego przejścia fazowego; (5) Może dostarczyć ważnych informacji, takich jak wymagana siła napędowa zmiany fazy i wymagana aktywność do badań kinetyki przejścia fazowego; (6) Wygodnie jest uzyskać różne diagramy fazowe z różnymi zmiennymi termodynamicznymi jako współrzędne do badania i kontroli procesów przygotowania materiałów i użytkowania w różnych warunkach. Dlaczego więc możemy uzyskać schemat faz, obliczając diagram fazowy Istotą obliczeń diagramu fazowego jest ustalenie modeli termodynamicznych każdej fazy zgodnie ze strukturą krystaliczną, porządkiem magnetycznym i przejściem rzędu chemicznego każdej fazy w układzie docelowym oraz skonstruowanie wyrażenia energii swobodnej Gibbs dla każdej z nich faza z tych modeli. Na koniec diagram fazowy jest obliczany na podstawie warunków równowagi. Wśród nich, nieokreślone parametry w każdym modelu termodynamicznym faz uzyskuje się na podstawie bilansu fazowego i danych właściwości termodynamicznych podanych w literaturze i zoptymalizowanych za pomocą oprogramowania do obliczania schematów fazowych. Na podstawie uzyskanych parametrów termodynamicznych układów niskoskładnikowych (zwykle układów binarnych i trójskładnikowych), diagram fazowy i informacje termodynamiczne układu wieloskładnikowego można uzyskać przez ekstrapolację lub dodanie niewielkiej liczby parametrów wielowymiarowych. Ogólnie kontrolujemy temperaturę , ciśnienie i skład podczas przetwarzania materiału. Dlatego wybieramy energię swobodną Gibbsa jako funkcję modelu w obliczeniach diagramu fazowego. W przypadku układu z pewnym materiałem, ale wymiany energii ze światem zewnętrznym (układ zamknięty), proces stałej temperatury i ciśnienia jest zawsze w kierunku redukcji swobodnej energii Gibbsa, a całkowita energia swobodna Gibbsa w systemie jest najniższa w równowadze. Pozycje chemiczne pierwiastków w fazach są równe. Jeśli znamy krzywą składu energii swobodnej we wszystkich temperaturach, możemy obliczyć wykres fazowy, znajdując minimalną energię chemiczną lub równoważny bit chemiczny w roztworze. Aby obliczyć wykres fazowy, musimy znać metastabilną część krzywej energii swobodnej , energia swobodna metastabilnej konfiguracji czystego elementu i metastabilny punkt przejścia fazowego. Proces optymalizacji i obliczania diagramu fazowego można po prostu podzielić na pięć etapów: (1) Gromadzenie i ocena danych eksperymentalnych. Celem oceny jest ocena dokładności danych eksperymentalnych na podstawie metod eksperymentalnych zastosowanych przez autorów oraz wybranie danych eksperymentalnych, które są zgodne z zasadami termodynamicznymi i są stosunkowo bardziej rozsądne. (2) Wybór modelu energii swobodnej. Zgodnie ze strukturą fazy wybierany jest rozsądny model, który można zweryfikować poprzez ekstrapolację układu wielowymiarowego. (3) Wykorzystanie zmierzonych schematów faz i danych termochemicznych w celu optymalizacji nieokreślonych parametrów w wyrażeniu energii swobodnej Gibbsa; następnie użyj odpowiedniego algorytmu i odpowiedniego programu komputerowego, aby obliczyć diagram fazowy na komputerze zgodnie z warunkami równowagi fazowej. (4) Porównanie i analiza wyników obliczeń i danych eksperymentalnych. Jeśli między nimi występuje duża różnica, dostosuj parametry do ustalenia lub ponownie wybierz model termodynamiczny, a następnie wykonaj obliczenia optymalizacyjne, aż wyniki obliczeń będą zgodne z większością danych ze schematu faz i danych termochemicznych w zakresie błędu eksperymentalnego. (5) Po optymalizacji wszystkie diagramy fazowe i dane termodynamiczne są łączone przez model termodynamiczny w spójną całość, a na koniec przechowywane w parametrze modelu w celu utworzenia termodynamicznej bazy danych diagramów fazowych. Teraz istnieje zaawansowane oprogramowanie do obliczania diagramów fazowych które mogą wykonywać obliczenia na diagramie fazowym. Oprogramowanie do obliczania diagramów fazowych jest zasadniczo połączeniem modeli termodynamicznych i zasad obliczeniowych z wielkoskalowymi obliczeniami numerycznymi i potężnymi funkcjami komputerowymi. Może nie tylko wykonywać obliczenia równowagi wielowymiarowej i wielofazowej, ale także dawać różne formy stabilnych i metastabilnych diagramów fazowych. Można uzyskać inne parametry ściśle związane z przygotowaniem i użyciem materiału. Główne funkcje i cechy powszechnie stosowanego oprogramowania do obliczeń termodynamicznych na schemacie fazowym (Thermo-Calc, Fact Sage, Pandat, Jmatpro) są następujące. Oto krótka lista ich odpowiednich cech1, oprogramowanie Thermo-Calc Oprogramowanie Thermo-Calc stało się kompletnym systemem danych, potężną funkcją i stosunkowo kompletnym systemem obliczeń strukturalnych. Jest to oprogramowanie do obliczeń termodynamicznych, które cieszy się dobrą opinią na świecie. Oprogramowanie Thermo-Calc umożliwia obliczenia równowagi faz (takie jak temperatura likwidusu i solidusa, skład i proporcja każdej fazy itp.), Obliczenia schematu fazowego i obliczenia termodynamiczne. Dane termodynamiczne można również zestawiać w tabelach i obliczać. Funkcja termodynamiczna zmian reakcji i siły napędowej, bilans fazowy systemu oceny chemicznej oraz przemiany fazowe oraz różne diagramy faz są rysowane przez automatyczny program do rysowania. 2, oprogramowanie Fact Sage Oprogramowanie Fact Sage jest kombinacją ChemSage / SOLGA-SMIX dwa pakiety oprogramowania termochemicznego. Ma zalety bogatej zawartości bazy danych, potężnych funkcji obliczeniowych i łatwej obsługi na platformie Windows. Oprócz obliczania równowagi wielofazowej, oprogramowanie Fact Sage może również obliczać i rysować diagramy faz, mapy obszarów dominujących, diagramy potencjału pH, termodynamiczne optymalizacja i przetwarzanie map. Aplikacje Fact Sage obejmują materiałoznawstwo, pirometalurgię, hydrometalurgię, elektrometalurgię, korozję, przemysł szklarski, spalanie, ceramikę, geologię itd. Baza danych Fact Sage 5.5 zawiera: (1) Baza danych substancji czystych zawierająca 4,517 związki; (2) Baza danych tlenków zawierająca 20 pierwiastków; (3) Dane dotyczące stopionej soli zawierające 20 kationów i 8 anionów (4) Kompleksowa baza danych zawierająca popularne układy stopowe, takie jak Pb, Sn, Fe, Cu, Zn itp. (5) Specyficzne bazy danych dla konkretnych procesów przemysłowych, takich jak elektrolityczne aluminium, przemysł papierniczy i krzem o wysokiej czystości. Ponadto Fact Sage może również wykorzystywać inne znane dane międzynarodowe baz, takich jak SGTE, i zapewniają użytkownikom możliwość tworzenia prywatnych baz danych. 3, oprogramowanie Pandat Największą zaletą pakietu Pandat jest to, że nawet jeśli funkcja darmowej energii ma wiele najniższych punktów w określonym zakresie komponentów, użytkownicy, którzy nie mają wiedza specjalistyczna w zakresie obliczania diagramów fazowych i umiejętności obliczeniowe mogą obejść się bez ustawiania wartości początkowych. Korzystając z oprogramowania Pandat, może on również automatycznie wyszukiwać stabilną równowagę wielofazowych systemów wielofazowych. Główne funkcje oprogramowania Pandat obejmują obliczenia, edycję i funkcje zaawansowane. Funkcja obliczeniowa obejmuje głównie: (1) Obliczanie diagramu fazowego: Obliczanie diagramów fazowych binarnych, trójskładnikowych i wieloskładnikowych fazowych (sekcja izotermiczna, sekcja równoważna, sekcja zdefiniowana przez użytkownika); (2) Obliczanie likwidus: likwidus (temperatura topnienia ) i pierwotną fazę wytrąconą można obliczyć automatycznie i można narysować izotermę. (3) Obliczanie krzepnięcia: Informacje wyjściowe obejmują krzywą frakcji stałej, gęstości, ciepła właściwego, entalpii itp. w funkcji temperatury; (4) Optymalizacja diagramu fazowego: służy do oceny szeregu diagramów fazowych i danych termochemicznych oraz do uzyskania parametrów modelu termodynamicznego, którymi można manipulować w interfejsie Windows w celu optymalizacji diagramów fazowych. Główne cechy oprogramowania Pandat to: przyjazny interfejs obsługi, łatwy do nauczenia się I użyć; stabilny i wiarygodny wynik obliczeń; nie ma potrzeby wprowadzania wartości początkowej i szacunkowej przez użytkownika; oprogramowanie automatycznie znajduje punkty równowagi; obsługuje bazę danych zdefiniowaną przez użytkownika i oblicza dla różnych schematów faz i termodynamiki. Zapewnia potężną platformę obliczeniową. Rysunek 2: Komponenty oprogramowania PanGUI4, Jmatpro JMatPro opiera się na mocnych i stabilnych modelach termodynamicznych i danych termodynamicznych jako podstawowej technologii i obliczeniach. Wszystkie modele fizyczne zostały szeroko zatwierdzone, aby zapewnić dokładność obliczeń wydajności materiałów. Szybkość obliczeń JMatPro jest bardzo szybka, zwykle można ją zakończyć w ciągu jednej minuty. Najbardziej bezpośrednią zaletą szybkich obliczeń jest to, że użytkownicy mogą szybko eksperymentować z własnymi formułami materiałowymi i wykonywać żądane obliczenia na własnym komputerze. Główne cechy to: (1) Stabilne i metastabilne obliczenia schematu fazowego. Użytkownik może obliczyć płaszczyzny komponentów, takie jak diagramy fazowe układów wielu stopów, a także może obliczyć diagramy fazowe stopów wieloskładnikowych, które zmieniają się wraz z temperaturą lub zmieniają się w zależności od składu. (2) Obliczanie właściwości fizycznych - stosowane do symulacji CAE materiału. Można obliczyć zależność między właściwościami materiału a temperaturą. Dane dotyczące wydajności dla każdej fazy stopu można również obliczyć jednocześnie, a także obliczyć wykres fazowy w procesie krzepnięcia. (3) Właściwości mechaniczne. Właściwości mechaniczne materiału można obliczyć w temperaturze pokojowej i warunkach wysokiej temperatury. (4) Obliczanie zmiany fazy: transformacja martenzytyczna, cykl cieplny spawania stali i obliczenia walcowania na gorąco z wieloma przejściami, krzywa TTT / CCT itp.
Źródło: Carbide Meeyou

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

pl_PLPolski