위상 다이어그램 계산의 기적

우리 모두 알고 있듯이 위상 다이어그램은 실험적으로 테스트 할 수 있습니다. 그러나 실험 위상 다이어그램에는 많은 인력과 물적 자원이 필요합니다. 고온, 고압 및 반응에 관여하는 부식성 가스 조건 하에서는 조성 조절, 용기 선택 및 고온 측정에 어려움을 겪을 것이며, 실험적 결정은 항상 제한적이고, 일방적이며, 만들 수 없습니다 시스템의 위상 다이어그램 및 열역학적 특성에 대한 완전하고 포괄적 인 이해. 그림 1 : Fe-C 위상 다이어그램. 따라서 위상 다이어그램 계산은 편리한 솔루션입니다. 그는 열역학적 원리를 사용하여 시스템의 상 평형을 계산하고 상도를 그렸다. 상 다이어그램 계산이 도입 된 후 일부 주요 지역의 열역학적 데이터와 시스템의 상 다이어그램의 주요 단계 만 실험적으로 측정 할 수있다. Gibbs 자유 에너지 모델의 매개 변수를 최적화하고 전체 위상 다이어그램을 외삽하여 시스템을 구축 할 수 있습니다. 완전한 위상 다이어그램 열역학 데이터베이스. 결과적으로, 상태도 연구의 작업 부하가 크게 감소하고 가능한 실험적 어려움을 피할 수 있습니다. 간단히 말하면, 상태도 계산은 6 가지 중요한 이점 또는 의미를 가질 수 있습니다. (1) 실제 위상을 구별하는 데 사용할 수 있습니다 다이어그램 데이터와 열 화학적 데이터 자체 및 일관성을 통해 서로 다른 실험 결과를 합리적으로 평가하고 사용자에게 정확하고 신뢰할 수있는 위상 다이어그램 정보 제공 (2) 위상 다이어그램의 준 안정 부분은 (3) 다상 다이어그램을 외삽 및 예측하고, 다상 균형을 계산하고, 실제 재료 및 가공 기술 설계에 대한 참조를 제공 할 수있다. (4) 깁스 자유 에너지 곡선을 계산함으로써, (5) 상 변화 구동력 및 필요한 활동과 같은 중요한 정보를 제공 할 수있다. (6) 다른 조건 하에서 재료 준비 및 사용 공정의 연구 및 제어를위한 좌표로 서로 다른 열역학 변수를 가진 다양한 위상 다이어그램을 얻는 것이 편리합니다. 그래서, 왜 우리는 어떻게 위상 다이어그램을 얻을 수 있습니까? phase diagram? phase diagram 계산의 본질은 목표 시스템의 각 단계의 결정 구조, 자기 순서 및 화학적 순서 변화에 따라 각 단계의 열역학 모델을 수립하고 각각의 깁스 자유 에너지 표현을 구성하는 것입니다 단계. 마지막으로, 상태 다이어그램은 평형 조건에 의해 계산됩니다. 그 중 각 단계 열역학 모델의 미확인 매개 변수는 문헌에보고 된 위상 균형 및 열역학적 특성 데이터를 기반으로 얻어지며 위상 선도 계산 소프트웨어를 통해 최적화됩니다. 일반적으로 2 차 및 3 차 시스템의 획득 된 열역학적 파라미터를 기반으로 다중 구성 요소 시스템의 위상 다이어그램 및 열역학 정보는 외삽 법 또는 소수의 다 변수 매개 변수를 추가하여 얻을 수 있습니다. 일반적으로 온도를 제어합니다 , 압력 및 조성을 고려해야한다. 따라서 위상 다이어그램 계산에서 모델 기능으로 Gibbs 자유 에너지를 선택합니다. 특정 재료를 사용하지만 외부 세계와의 에너지 교환 시스템 (폐쇄 시스템)에 대해 일정한 온도 및 압력 프로세스는 항상 방향에 있습니다 Gibbs의 자유 에너지 감소 및 시스템의 총 Gibbs 자유 에너지는 평형 상태에서 가장 낮습니다. 상 내의 구성 원소의 화학적 위치는 동일하다. 모든 온도에서 자유 에너지 조성 곡선을 알면 최소 자유 에너지 또는 등가 솔루션 화학 비트를 찾아 위상 선도를 계산할 수 있습니다. 위상 다이어그램을 계산하려면 자유 에너지 곡선의 준 안정 부분을 알아야합니다 순수 원소와 준 안정 상전이 점의 준 안정형 구성의 자유 에너지. 상 다이어그램 최적화 및 계산 프로세스는 간단히 5 단계로 나눌 수 있습니다. (1) 실험 데이터의 수집 및 평가. 평가의 목적은 저자에 의해 사용 된 실험 방법에 기초하여 실험 데이터의 정확성을 판단하고 열역학 원리와 일치하고 비교적 합리적인 실험 데이터를 선택하는 것이다. (2) 자유 에너지 모델의 선택. 단계의 구조에 따라 합리적인 모델을 선택하고 다 변수 시스템을 외삽하여 검증 할 수 있습니다. (3) 측정 된 상 다이어그램과 열 화학적 데이터를 사용하여 Gibbs 자유 에너지 표현에서 미확인 매개 변수를 최적화합니다. 적절한 알고리즘과 해당 컴퓨터 프로그램을 사용하여 상 평형 조건에 따라 컴퓨터상의 위상 다이어그램을 계산하십시오. (4) 계산 결과 및 실험 데이터의 비교 및 분석. 둘 사이에 큰 차이가있는 경우 결정할 매개 변수를 조정하거나 열역학 모델을 다시 선택하고 계산 결과가 대부분의 위상 다이어그램 데이터 및 실험 오차 범위 내의 열 화학적 데이터와 일치 할 때까지 최적화 계산을 수행합니다. (5) 최적화 후, 모든 상 다이어그램과 열역학적 데이터는 열역학적 모델에 의해 자체 일관성있는 전체로 연결되고, 마지막으로 모델 다이어그램에 저장되어 상 다이어그램 열역학 데이터베이스를 형성합니다. 이제 정교한 상 다이어그램 계산 소프트웨어 위상 다이어그램 계산 소프트웨어는 근본적으로 열역학적 모델과 계산 원리가 조합 된 대규모 수치 계산 및 강력한 컴퓨터 처리 기능을 갖추고 있습니다. 다 변수 및 다상 평형 계산을 수행 할 수있을뿐 아니라 다양한 형태의 안정 및 준 안정 상 다이어그램을 제공합니다. 재료의 준비 및 사용과 밀접하게 관련된 다른 매개 변수를 얻을 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 상 다이어그램 열역학적 계산 소프트웨어 (Thermo-Calc, Fact Sage, Pandat, Jmatpro)의 주요 기능 및 특징은 다음과 같습니다. Thermo-Calc softwareThermo-Calc 소프트웨어는 완전한 데이터 시스템, 강력한 기능 및 상대적으로 완전한 구조 계산 시스템이되었습니다. 이 소프트웨어는 세계에서 좋은 평판을 얻고있는 열역학 계산 소프트웨어입니다 .Thermo-Calc 소프트웨어를 사용하면 상 평형 계산 (액상 선 및 고 상선 온도, 각 단계의 구성 및 비율 등), 상 다이어그램 계산 및 열역학적 계산이 가능합니다. 열역학적 데이터를 표로 만들어 계산할 수도 있습니다. 반응의 열역학적 기능이 변화하고 구동력, 평가 화학 시스템의 위상 밸런스 및 상전이, 다양한 위상 다이어그램이 자동 드로잉 프로그램에 의해 그려집니다. Fact Sage 소프트웨어 FACT Sage 소프트웨어는 ChemSage / SOLGA-SMIX 두 개의 열 화학 소프트웨어 패키지. 풍부한 데이터베이스 컨텐츠, 강력한 컴퓨팅 기능 및 Windows 플랫폼에서의 쉬운 작동의 장점을 가지고 있습니다. 다 변수 다중 위상 밸런스 계산 외에도 Fact Sage 소프트웨어는 위상 다이어그램, 주요 영역 맵, 잠재적 인 pH 다이어그램, 열역학적 Fage Sage 소프트웨어 응용 프로그램은 재료 과학, 고온 금속 야금, 습식 야금, 전자기 야금, 부식, 유리 산업, 연소, 도자기, 지질학 등을 포함합니다. 사실 Sage 5.5 데이터베이스에는 다음이 포함됩니다 : (1) 4,517 (2) 20 원소를 함유 한 산화물 데이터베이스 (3) 20 양이온과 8 음이온을 포함하는 용융 염 데이터 (4) Pb, Sn, Fe, Cu, Zn 등과 같은 일반적인 합금 시스템을 포함하는 종합 데이터베이스 (5) Specific 제지 산업 및 고순도 실리콘과 같은 특정 산업 공정에 대한 데이터베이스를 제공합니다. 또한 Fact Sage는 다른 잘 알려진 국제 데이터 SGTE와 같은 기반을 구축하고 사용자에게 개인 데이터베이스를 생성 할 수있는 기능을 제공합니다 .3, Pandat 소프트웨어 Pandat 패키지의 가장 큰 장점은 자유 에너지 기능이 특정 구성 요소 범위 내에서 최저점이 여러 개일지라도, 위상 다이어그램 계산 전문 지식과 계산 기술은 초기 값을 설정하지 않고 수행 할 수 있습니다. Pandat 소프트웨어를 사용하면 다중 위상 멀티 페이즈 시스템의 안정적인 균형을 자동으로 검색 할 수 있습니다. Pandat 소프트웨어의 주요 기능에는 컴퓨팅, 편집 및 고급 기능이 포함됩니다. 계산 함수는 주로 다음을 포함합니다 : (1) 상도의 계산 : 이원상, 삼항 및 다 성분 평형 상 도표의 계산 (등온 단면, 등가 단면, 사용자 정의 단면), (2) 액상 선량의 계산 : 액상 선 (3) 응고 계산 : 출력 정보는 온도의 함수로서 고형분, 밀도, 비열, 엔탈피 등의 곡선을 포함한다. (4) 응고 계산 : 위상 다이어그램 최적화 : 일련의 위상 다이어그램 및 열 화학적 데이터를 평가하고 위상 다이어그램을 최적화하기 위해 Windows 인터페이스에서 조작 할 수있는 열역학 모델 매개 변수를 얻는 데 사용됩니다. Pandat 소프트웨어의 주요 기능은 다음과 같습니다. 사용; 안정되고 신뢰할 수있는 계산 결과; 사용자가 초기 값과 예상 값을 입력 할 필요가 없습니다. 소프트웨어가 자동으로 밸런스 포인트를 찾습니다. 사용자 정의 데이터베이스를 지원하고 다양한 위상 다이어그램 및 열역학을 계산합니다. 강력한 컴퓨팅 플랫폼을 제공합니다. 그림 2 : PanGUI4, Jmatpro 소프트웨어의 구성 요소 JMatPro는 강력하고 안정적인 열역학 모델과 열역학 데이터를 핵심 기술 및 계산 방식으로 사용합니다. 모든 물리적 모델은 재료 성능 계산의 정확성을 보장하기 위해 광범위하게 검증되었습니다. JMatPro의 계산 속도는 매우 빠르며 보통 1 분 안에 완료 할 수 있습니다. 빠른 계산의 가장 직접적인 이점은 사용자가 자신의 재료 공식을 신속하게 실험하고 자신의 컴퓨터에서 원하는 계산을 완료 할 수 있다는 것입니다. 주요 기능은 다음과 같습니다. (1) 안정적이고 준 안정적인 위상 다이어그램 계산. 사용자는 여러 합금 시스템의 위상 다이어그램과 같은 구성 요소 평면을 계산할 수 있으며 온도에 따라 변하거나 구성에 따라 변하는 다 성분 합금의 위상 다이어그램을 계산할 수도 있습니다. (2) 물리적 특성 계산 - 재료 CAE 시뮬레이션에 사용됩니다. 재료의 특성과 온도 사이의 관계를 계산할 수 있습니다. 합금의 각 상에 대한 성능 데이터도 동시에 계산할 수 있으며 응고 공정의 상태도를 계산할 수 있습니다. (3) 기계적 특성. 재료의 기계적 성질은 상온 및 고온 조건에서 계산할 수 있습니다. (4) 상 변화 계산 : 마르텐 사이트 계 변형, 강 용접 열 사이클 및 다중 패스 열간 압연 계산, TTT / CCT 곡선 등
출처 : Meeyou Carbide