THERMO-CALCDICTRA 热力学计算.ppt

* * THERMO-CALCDICTRA 热力学计算 （相图部分） THERMO-CALCDICTRA是由瑞典皇家工学院为进行热力学与动力学计算而专门开发的热力学相计算软件。经过几十年的完善发展，现已成为功能强大、结构较为完整的计算系统，是目前在世界上享有相当声誉且具有一定权威的计算软件； THERMO-CALCDICTRA是进行热力学模拟计算的，包括相图计算（二元、三元相图，等温相图，等压相图等，最多可达到五个自由变量）；纯物质、化合物、液相和化学反应的热力学计算；Gibbs自由能计算；平衡、绝热温度的计算；平衡相图、非平衡相图、超平衡相图的计算；燃烧、重熔、烧结、燃烧、腐蚀生成物的计算；稳态反应热力学；集团变分法模拟计算；气象沉积计算；薄膜、表面氧化层形成计算；Scheil-Gulliver 凝固过程模拟计算；卡诺循环的模拟；数据库的建立和完善等； 该软件可以处理多组元系统，我们可以通过热力学计算，查看多元合金体系中某一合金元素含量的变化对相图中不同相稳定性的影响等，如图1所示。 下面是已知论文中用热了学计算得到的相图与经过试验计算得到的相图比较：从图中可以看出，各个相取得组织组成略有差别，但是差别不是很大。图中标出的相有的是在计算时可以去除的。像其中的 Cr3O4相就可以省去，因为计算中它的含量很少 。如图2所示。 该软件的相图计算方法构型图3表示。 图1 Fe-4Cr-5Mo-8W-0.3Mn-0.3Si-C(wt.%) 相组成图 曲线表示相的出现或消失，即相线；数字表示出现的相成分。 图2 文献图与实验图比较 （左：文献图； 右：软件计算图） 热力学模型 电子理论 优化 实验相图 热力学数据 （活度、形成焓等） 数据库 （存储热力学参数） 计算相图 图3 相图计算方法图解 THERMO-CALC系统 THERMO-CALC系统本身有600多个子程序，可以分成若干个功能模块。模块之间通过规定的界面借口进行动作。它以数据库和模型作为信息来源和计算基础，通过几个有各自不同功能的模块进行相应的计算或操作。 1.数据库 THERMO-CALC现有几套不同的数据库，如铁基数据库、钢数据库、炉渣数据库及考夫曼数据库等。其中的数据都是从试验测得结果经评估获得。实验室现有的数据库包括： （1）铁基数据库：TCFE3; （2）镁基数据库：TTMG; （3）附加的数据库：PAQ2、PCHAT、PG35、PGEO、PKP、 PBIN、PION、PSUB、PTERN、PURE4、PFRIB、USER、COST2。 相图的计算离不开热力学数据，而精确的数据往往是通过试验得到的。只有对这些数据进行正确的归纳、整理和分析，使之成为相图计算中有用的资料，才能求得与实际情况相符的相图。进行相图的计算所用到的数据是一个庞大的数据集合，而THERMO-CALC中的数据是经过科学的方法整理，存储与数据库中，用到时调来使用即可。但是用户得注意数据的使用条件，不同数据库中的数据一般是不好窜用的。这需要根据数据库的说明来具体采取措施。 数据库中包括每个系统所专用的模型信息和各种参数的定义及参数值，如：纯组元在参考态下的吉布斯自由能、组元在不同相中的吉布斯自由能和各种金属间化合物的吉布斯自由能，以及液固相的相平衡、平衡成分、组成相的体积分数，还有活度、形成焓、表面张力、粘度等热化学特征。 当合金中所有相的热力学模型确定后，且模型参数也可由数据库提供（提供不了的要通过试验获得，并经优化处理），利用相应的软件便可进行相图计算了。 TCFE3数据库（铁库） TCFE3中包含的元素有：Al、B、C、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mo、Mn、N、Nb、Ni、O、P、S、Si、Ti、V、W； 使用条件：各元素含量（%） Trace B、Mg、P、S、O min50 Fe 2.0 Ti 1.0 N 30.0 Cr 5.0 Si 10.0 Mo 15.0 Co 15.0 W 20.0 Ni 20.0 Mn 5.0 C 5.0 V 5.0 Nb 1.0 Cu 5.0 Al 数据库中的各个相描述： CUB-A13 β-Mn HCP#2 M2(C,N) FCC#2 M(C,N)x CBCC-A12 α-Mn BCC Ferrite FCC#1 Austenite Database Phase Database Ph