CALPHAD metoda

CALPHAD metoda, což je zkratka pro Výpočet Fázových Diagramů, která se stala široce používaná metoda pro efektivní výpočet fázové diagramy vícesložkových systémů v posledních několika desetiletích.

fázový diagram je grafické znázornění stavu hmotného systému, pokud jde o teploty, složení a tlaku. Nejznámější fázový diagram binárního systému je diagram teploty a složení, a běžné ternární fázové diagramy zahrnují izotermické sekce, izopletální sekce,a projekce liquidus. Od fázové diagramy jsou výchozím bodem k pochopení vlastností a jevů z materiálu systém, jsou často označovány jako plány nebo silniční mapy pro legované konstrukční a procesní vývoj. Zatímco většina binárních fázových diagramů a některé sekce pro řadu ternárních systémů lze nalézt v příručce, vícesložkové fázové diagramy potřebné moderním designem materiálů obvykle nejsou k dispozici. Je to proto, že stanovení vícesložkových fázových diagramů čistě experimentálním přístupem je extrémně nákladné a časově náročné.

CALPHAD metoda, což je zkratka pro Výpočet Fázových Diagramů, která se stala široce používaná metoda pro efektivní výpočet fázové diagramy vícesložkových systémů v posledních několika desetiletích . Podstatou tohoto přístupu je získání konzistentních termodynamických popisů systémů nižšího řádu z hlediska známých termodynamických a fázových rovnovážných dat. Výhodou této metody je, že samostatně měřené fázové diagramy a termodynamické vlastnosti mohou být zastoupeny self-konzistentní termodynamické databáze materiálu systému v otázce. Ještě důležitější je, že termodynamickou databázi pro systém vyššího řádu lze získat od systémů nižšího řádu extrapolační metodou . Tato termodynamická databáze nám umožňuje vypočítat fázové diagramy a termodynamické vlastnosti vícesložkového systému, které jsou experimentálně nedostupné. V současné době je přístup CALPHAD jedinou metodou, kterou lze použít k získání vícesložkových fázových diagramů s dostatečnou přesností pro praktické aplikace bez nutnosti vyčerpávající experimentální práce .

úspěch CALPHAD přístup závisí na dostupnosti software a fáze-základní vlastnost databáze vyvinut tento způsob. Softwarové balíčky a multi-složka termodynamické databáze se staly komerčně k dispozici od roku 1990. Vlastnosti nejvíce používaných softwarových balíčků v této oblasti lze nalézt ve speciálním vydání CALPHAD journal, volume 33, zveřejněná v roce 2009 . Tyto softwarové balíčky lze při integraci s databázemi vlastností vhodných materiálů použít k zodpovězení otázek týkajících se kovových systémů s komponenty 10 plus. Tyto výsledky poskytují základní základy evolučního a revolučního vývoje materiálů a byly úspěšně aplikovány na Programy návrhu materiálů .

i když CALPHAD metoda byla původně vznikla jako metoda pro pochopení termodynamiky a fázových rovnováh ve vícesložkových systémů, tato metoda byla úspěšně použita k šíření mobilit v vícesložkové systémy , a mobility databází byly vyvinuty pomocí podobným způsobem jako u termodynamické databáze . Nedávno byla CALPHADOVA metoda rozšířena na další fázové vlastnosti, jako jsou molární objemy, elastické konstanty a tepelná vodivost . Proto, přístup CALPHAD byl v posledních letech aplikován na širší oblast vědy o materiálech a inženýrství mimo fázové diagramy, jako je tuhnutí, povlak, spojování, a fázová transformace. Není pochyb o tom, že CALPHAD hraje důležitou roli v ICME výrazně snížit čas a náklady na vývoj a využití nových materiálů.

L. Kaufman, h. Bernstein, počítačový výpočet fázových diagramů, ed.,, Academic Press, 1970,

N. Saunders, a. P. Miodownik, CALPHAD Výpočet Fázové Diagramy: Komplexní Průvodce, Pergamon, 1998

H. L. Lukáš, S. G Hranolky, B. Sundman, Výpočetní Termodynamiky: CALPHAD Method, Cambridge University Press, 2007,

U. R. Kattner, CALPHAD metoda a její role v materiálu a vývoj procesů, Tecnol Kovové Mater Min., 13(1), 3-15 (2016)

Z.-K. Liu, Nářadí pro Výpočetní Termodynamiky, Calphad, 33(2), 265-440 (2009)

G. B. Olson, Genomické materiály, design: Železných pohraničí, Acta Materialia, 61(3), 771-781 (2013)

Národní Rady pro Výzkum, Integrované Výpočetní materiálového Inženýrství: Transformační Disciplína pro Zlepšení Konkurenceschopnosti a národní Bezpečnosti, Národní Akademie Press, 2008,