Как мы все знаем, фазовые диаграммы могут быть проверены экспериментально. Однако экспериментальные фазовые диаграммы требуют больших трудовых и материальных ресурсов. В условиях высокой температуры, высокого давления и агрессивных газов, участвующих в реакции, они также столкнутся с трудностями в контроле состава, выборе контейнера и измерении высокой температуры, и экспериментальное определение всегда ограничено, односторонне, неспособно сделать полное и всестороннее понимание фазовой диаграммы и термодинамических свойств системы. Рисунок 1: Фазовая диаграмма Fe-C. Затем расчет фазовой диаграммы является удобным решением. Он рассчитал фазовое равновесие системы, используя термодинамические принципы, и построил фазовую диаграмму. После того, как вводится диаграмма фазовой диаграммы, только термодинамические данные некоторых ключевых областей и некоторых ключевых фаз фазовой диаграммы системы могут быть экспериментально измерены для оптимизировать параметры модели свободной энергии Гиббса, и вся фазовая диаграмма может быть экстраполирована для построения системы. Полная фазовая диаграмма термодинамической базы данных. В результате рабочая нагрузка на исследование фазовой диаграммы значительно снижается, и можно избежать возможных экспериментальных трудностей. Проще говоря, расчеты фазовой диаграммы могут иметь 6 важных преимуществ или значений (1) Его можно использовать для определения фактической фазы данные диаграммы и сами термохимические данные, а также их согласованность, чтобы сделать разумную оценку различных полученных экспериментальных результатов и предоставить пользователям точную и надежную информацию фазовой диаграммы; (2) метастабильная часть фазовой диаграммы может быть экстраполирована и предсказана для получить метастабильную фазовую диаграмму; (3) он может экстраполировать и прогнозировать многофазные диаграммы, вычислять многофазное равновесие и предоставлять справочные данные для проектирования реальных материалов и технологий обработки; (4) вычисляя кривую свободной энергии Гиббса, диапазон компонентов фазового перехода без диффузии можно предсказать; (5) он может предоставить важную информацию, такую как движущая сила изменения фазы и требуемая активность для исследования кинетики фазовых переходов: (6) Удобно получать различные фазовые диаграммы с разными термодинамическими переменными в качестве координат для изучения и контроля процессов подготовки материала и использования в различных условиях. Итак, почему мы можем получить фазовую диаграмму, рассчитав фазовая диаграмма? Суть расчета фазовой диаграммы состоит в том, чтобы установить термодинамические модели каждой фазы в соответствии с кристаллической структурой, магнитным порядком и переходом химического порядка каждой фазы в целевой системе, а также построить выражение свободной энергии Гиббса для каждой фазы. фаза из этих моделей. Наконец, фазовая диаграмма рассчитывается по условию равновесия. Среди них неопределенные параметры в каждой фазе термодинамической модели получены на основе данных о фазовом балансе и термодинамических свойствах, представленных в литературе и оптимизированных с помощью программного обеспечения для расчета фазовых диаграмм. Основываясь на полученных термодинамических параметрах низкокомпонентных систем (обычно двойных и тройных систем), фазовая диаграмма и термодинамическая информация многокомпонентной системы могут быть получены экстраполяцией или добавлением небольшого числа многомерных параметров. В общем, мы контролируем температуру , давление и состав при обработке материала. Поэтому мы выбираем свободную энергию Гиббса в качестве модельной функции при расчете фазовой диаграммы. Для системы с определенным материальным обменом энергией с внешним миром (закрытая система) процесс с постоянной температурой и давлением всегда идет в направлении снижения свободной энергии Гиббса, и полная свободная энергия Гиббса системы является самой низкой в равновесии. Химические положения составляющих элементов в фазах одинаковы. Если мы знаем кривую состава свободной энергии при всех температурах, мы можем вычислить фазовую диаграмму, найдя минимальную свободную энергию или эквивалентный химический бит раствора. Для вычисления фазовой диаграммы нам нужно знать метастабильную часть кривой свободной энергии. , свободная энергия метастабильной конфигурации чистого элемента и метастабильная точка фазового перехода. Процесс оптимизации и вычисления фазовой диаграммы можно просто разделить на пять этапов: (1) Сбор и оценка экспериментальных данных. Целью оценки является оценка точности экспериментальных данных на основе экспериментальных методов, использованных авторами, и выбор экспериментальных данных, которые соответствуют термодинамическим принципам и являются относительно более разумными. (2) Выбор модели свободной энергии. В соответствии со структурой фазы, разумная модель выбирается и может быть проверена путем экстраполяции многомерной системы. (3) Использование измеренных фазовых диаграмм и термохимических данных для оптимизации неопределенных параметров в выражении свободной энергии Гиббса; затем используйте соответствующий алгоритм и соответствующую компьютерную программу для расчета фазовой диаграммы на компьютере в соответствии с условиями фазового равновесия. (4) Сравнение и анализ результатов расчета и экспериментальных данных. Если между ними имеется большая разница, скорректируйте параметры, которые необходимо определить, или повторно выберите термодинамическую модель, а затем выполните расчет оптимизации, пока результаты расчета не будут соответствовать большинству данных фазовой диаграммы и термохимических данных в пределах диапазона экспериментальной ошибки. (5) После оптимизации все фазовые диаграммы и термодинамические данные соединяются термодинамической моделью в самосогласованное целое и, наконец, сохраняются в параметре модели для формирования термодинамической базы данных фазовой диаграммы. Теперь имеется сложное программное обеспечение для расчета фазовой диаграммы. который может выполнять расчеты фазовых диаграмм. Программное обеспечение для расчета фазовых диаграмм, по сути, представляет собой комбинацию термодинамических моделей и вычислительных принципов с крупномасштабными числовыми вычислениями и мощными функциями компьютерной обработки. Он может не только выполнять многомерное и многофазное равновесие, но и давать различные формы стабильных и метастабильных фазовых диаграмм. Другие параметры, которые тесно связаны с подготовкой и использованием материала, могут быть получены. Основные функции и особенности обычно используемого программного обеспечения для термодинамического расчета фазовой диаграммы (Thermo-Calc, Fact Sage, Pandat, Jmatpro) следующие. Вот краткий список их соответствующих характеристик1. Программное обеспечение Thermo-Calc Программное обеспечение Thermo-Calc стало полной системой данных, мощной функцией и относительно полной структурной системой расчета. Это программное обеспечение для термодинамических расчетов, которое пользуется хорошей репутацией в мире. Программное обеспечение Thermo-Calc позволяет выполнять расчеты равновесия фаз (такие как температура ликвидуса и солидуса, состав и пропорции каждой фазы и т. Д.), Расчеты фазовых диаграмм и термодинамические расчеты. Термодинамические данные также могут быть сведены в таблицу и рассчитаны. Термодинамическая функция реакции изменяется и движущая сила, фазовый баланс оцениваемой химической системы и фазовый переход, а также различные фазовые диаграммы рисуются с помощью программы автоматического рисования. Программное обеспечение Fact Sage Программное обеспечение Fact Sage представляет собой комбинацию ChemSage / SOLGA-SMIX два термохимических пакета программ. Обладает преимуществами богатого содержимого базы данных, мощных вычислительных функций и простоты управления на платформе Windows. В дополнение к многомерному расчету многофазного баланса, программное обеспечение Fact Sage может также рассчитывать и рисовать фазовые диаграммы, карты доминирующих областей, диаграммы потенциального pH, термодинамику Оптимизация и обработка карт. Программные приложения Fact Sage включают материаловедение, пирометаллургию, гидрометаллургию, электрометаллургию, коррозию, стекольную промышленность, сжигание, керамику, геологию и т. д. База данных Fact Sage 5.5 включает: соединения; (2) база данных оксидов, содержащая 20 элементов; (3) данные о расплавленной соли, содержащие 20 катионов и 8 анионов; (4) обширная база данных, содержащая распространенные системы сплавов, такие как Pb, Sn, Fe, Cu, Zn и т. д. (5) конкретные базы данных для конкретных промышленных процессов, таких как электролитический алюминий, бумажная промышленность и кремний высокой чистоты. Кроме того, Fact Sage может также использовать другие известные международные данные базы, такие как SGTE, и предоставляют пользователям возможность создавать частные базы данных.3, программное обеспечение Pandat. Самое большое преимущество пакета Pandat состоит в том, что даже если функция бесплатной энергии имеет несколько низших точек в определенном диапазоне компонентов, пользователи, которые не имеют Экспертиза расчета диаграммы фазы и навыки расчета могут обойтись без установки начальных значений. Используя программное обеспечение Pandat, оно также может автоматически искать устойчивый баланс многофазных многофазных систем. Основные функции программного обеспечения Pandat включают вычисления, редактирование и расширенные функции. Функция расчета в основном охватывает: (1) вычисление фазовой диаграммы: вычисление бинарных фазовых, тройных и многокомпонентных фазовых диаграмм равновесия (изотермическая секция, эквивалентная секция, определяемая пользователем секция); (2) расчет ликвидуса: ликвидус (точка плавления) ) и первичная осажденная фаза может быть автоматически рассчитана, и изотерма может быть построена. (3) Расчет затвердевания: Выходная информация включает кривую доли твердого вещества, плотности, удельной теплоемкости, энтальпии и т. д. в зависимости от температуры; (4) Оптимизация фазовых диаграмм: используется для оценки ряда фазовых диаграмм и термохимических данных, а также для получения параметров термодинамической модели, которыми можно манипулировать в интерфейсе Windows для оптимизации фазовых диаграмм. Основными функциями программного обеспечения Pandat являются: дружественный интерфейс управления, простой в освоении и использовать; стабильный и достоверный результат расчета; пользователю не нужно вводить начальное и оценочное значение; программное обеспечение автоматически находит точки баланса; поддерживает пользовательскую базу данных и рассчитывает для различных фазовых диаграмм и термодинамики. Обеспечивает мощную вычислительную платформу. Рисунок 2. Компоненты PanGUI4, программного обеспечения Jmatpro JMatPro основаны на мощных и стабильных термодинамических моделях и термодинамических данных в качестве основной технологии и расчета. Все физические модели были тщательно проверены для обеспечения точности расчетов характеристик материала. Скорость расчета JMatPro очень быстрая, обычно ее можно выполнить за одну минуту. Самое непосредственное преимущество быстрых вычислений состоит в том, что пользователи могут быстро экспериментировать с собственными формулами материала и выполнять необходимые вычисления на своем собственном компьютере. Основные функции включают в себя: (1) Стабильные и метастабильные вычисления фазовых диаграмм. Пользователь может рассчитать плоскости компонентов, такие как фазовые диаграммы систем из нескольких сплавов, а также может рассчитать фазовые диаграммы многокомпонентных сплавов, которые изменяются с температурой или изменяются в зависимости от состава. (2) Расчет физических свойств - используется для моделирования материала CAE. Соотношение между свойствами материала и температурой может быть рассчитано. Рабочие характеристики для каждой фазы в сплаве также могут быть рассчитаны одновременно, и может быть рассчитана фазовая диаграмма в процессе затвердевания. (3) Механические свойства. Механические свойства материала можно рассчитать при комнатной температуре и в условиях высокой температуры. (4) Расчет изменения фазы: мартенситное превращение, термический цикл сварки стали и расчет многопроходной горячей прокатки, кривая TTT / CCT и т. Д.
Источник: Meeyou Carbide

Добавить комментарий

ru_RUРусский