相图在材料设计中的应用

相图在材料设计中的应用 当今世界，对材料的需求以及要求从未间断。很明显，工业越发达，对材料的要求越高。更高端的产业，对材料的要求自然也更加苛刻。像我们应用在航空航天方面的材料要求更是极端苛刻的。但是在人类历史上，材料的研究与开发，特别是新金属材料的创造与发明一直是沿用了尝试法(Trialanderror)的模式。经过反复的实验摸索，才能探索到一种新的或更好的材料成分。在 20世纪的 60年代初，一种相计算(PHACOMP)技术在 Ni基高温合金成分设计上的应用终于揭开了合金设计的序幕。其实,那仍是一种依赖于经验的相平衡成分的计算。但是 Ni基高温合金的 PHACOMP设计至少告诉我们，多元合金相图中的信息对于合金设计来说是非常重要的。其后在 70年代出现的相图计算(CALPHAD)已经是在追求应用普适性热力学模型来计算多元系的相平衡了，虽然这种计算仍依赖于由实验获得的热力学参数，但已可以说，相平衡成分的获得过程已达到了真正意义上的理性阶段。当前，人们对于实测相图在合金研究特别是合金设计上的重要性是有足够的认识的；但是，只有在能够通过热力学计算来获得相图之后，相平衡研究才真正成为了材料设计的一部分。材料设计中的计算机相图计算 材料设计无论是第一原理的,还是依赖实验结果的都是一种人工智能工程。很显然,合金设计的过程首先是确定多相相平衡成分的过程。具有这种功能的相平衡计算程序系统的开发是国际性的,目前,许多国家已经开发了多种这样的系统.如美国的 NBS/ASM、ManLabs数据库,加拿大的 FACT数据库,欧洲的 SGTE数据库和瑞典的 THERMO-CALC相平衡计算与数据库，英国的 Thermotech，在美国还有独立开发的 PANDAT相图计算与数据库系统,也有很好的应用实绩。所有这些系统都是依赖通过各种渠道所获得的热力学参数的,因此评价或评估热力学参数也同样是这些程序系统的重要功能.由于热力学参数的重要性,除了特别的需要之外,人们不再热衷于创建新的计算方法。而更重视在 CALPHAD的普遍模式下,积累更丰富的热力学数据。 从 20世纪 90年代起美国威斯康星大学ChangAY(张永山)教授为首的研究组注意到了若干相图计算软件(如Lukas程序)基于局部平衡算法(localminimizationalgorithm),而且使用者需要专门的技巧和输入设定的初值,不仅不便使用而且难以完全避免局部平衡的出现,使计算失真。为此陈双林、ChangAY等充分讨论了稳定相平衡计算的重要性。在此基础上 1996年 ChangAY创建了 CompuThermLLC公司致力于运...