Calphad method
Calphad methodは、相図の計算の略で、過去数十年で多成分系の相図を効果的に計算するために広く使用されている方法となっています。
相図は、温度、組成、圧力の観点から材料システムの状態をグラフィカルに表現したものです。 二元系の最もよく知られた相図は温度-組成図であり、一般的な三元相図には等温断面図、等平面断面図、液相投影図が含まれます。 相図は材料系の特性や現象を理解するための出発点であるため、合金設計やプロセス開発のための青写真やロードマップと呼ばれることがよくあ ほとんどの二成分相図といくつかの三元系のセクションはハンドブックに記載されていますが、現代の材料設計で必要とされる多成分相図は通常 これは、純粋に実験的アプローチによる多成分相図の決定が非常に高価で時間がかかるためです。
相図の計算の略であるCALPHAD法は、過去数十年で多成分系の相図を効果的に計算するために広く使用されている方法となっています。 このアプローチの本質は，既知の熱力学的および相平衡データの観点から，低次系の自己無撞着な熱力学的記述を得ることである。 この方法の利点は、別々に測定された相図と熱力学的特性が、問題の材料系の自己無撞着熱力学的データベースによって表すことができることである。 さらに重要なことに，高次系の熱力学的データベースは，外挿法を介して低次系の熱力学的データベースから得ることができる。 この熱力学的データベースは，実験的に利用できない多成分系の状態図と熱力学的性質を計算することを可能にする。 現在、CALPHADアプローチは、網羅的な実験作業を必要とせずに実用的なアプリケーションのために十分な精度で多成分相図を得るために使用できる唯一の方
CALPHADアプローチの成功は、この方法によって開発されたソフトウェアと位相ベースのプロパティデータベースの両方の可用性に依存します。 ソフトウェアパッケージや多成分熱力学データベースは1990年代から市販されるようになり、この分野で最も広く使用されているソフトウェアパッケージの特徴は、2009年に発行されたCALPHAD journal,volume33の特集号に見ることができます。 これらのソフトウェアパッケージは、適切な材料特性データベースと統合するときに、10-plusコンポーネントを備えた金属システムに関する質問に答えるために使用することができます。 このような結果は、進化的かつ革新的な材料開発の基本的な基盤を提供し、材料設計プログラムに成功裏に適用されています。
カルファド法は、当初、多成分系の熱力学と相平衡を理解するための方法として浮上したが、この方法は多成分系の拡散移動度に適用されることに成功し、移動度データベースは熱力学データベースと同様の方法で開発されている。 最近，カルファド法はモル体積，弾性定数，熱伝導率などの他の相特性に拡張されている。 そのため、近年、CALPHADのアプローチは、凝固、コーティング、接合、相変態などの相図を超えた材料科学と工学のより広い分野に適用されています。 CALPHADがICMEにおいて重要な役割を果たし、新しい材料の開発と展開にかかる時間とコストを大幅に削減してきたことは間違いありません。
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