توضیحات :

تحقیق الگو سازي ترموديناميكي 30 صفحه در قالب Word قابل ویرایش.

بخشی از متن :

الگو سازي ترموديناميكي از تعادل فاز تركيبات چند تائي:

نكات مؤلف :

محصولهاي تجاري بعنوان نمونه مشخص شده اند . چنين شناسايي مورد توصيه يا پشتيباني توسط موسسه ملي استاندارد و فن آوري نمي باشد؛ نيز توصيه نمي شود كه آنها مورد نياز بوده و مناسبترين براي رسيدن به هدف هستند .

چكيده :

مقاله حاضر ديدگاه جديدي از روش CALPHAP و پيشرفتهاي اخير ايجاد شده را به ما ميدهد.

تاريخچه مختصري داده شده سپس گسترده (زمينه ) محاسبه هاي نمودارهاي فازي تشريح شده اند.

شرح و توصيفهاي ترموديناميكي بطور معمول در روشهاي CALPHAP كه بيان شد، بكار مي روند و روشهاي بكار رفته مقادير عددي را براي اين توصيفهاي مطرح شده ؛ فراهم مي كند.

برون يابي سيستمهايي با تركيب بالاتر توضيح داده شده و پيشرفتهاي اخير در كيفيت ارزيابي ؛اثبات شده است .

يك مرور كلي بر ابزار نرم افزاري رايانه اي و داده هاي موجود ؛ارائه شده است. در نهايت كاربردهاي مختلفي از محاسبه هاي نمودارهاي فازي تشريح شده است.

مقدمه :

نمودارهاي فازي نمايش دهنده حالت يك ماده بعنوان تابعي از دما و فشار و غلظتهاي تركيبهاي تشكيل دهنده هستند و بنابراين بطور مكرر بعنوان يك ديده كلي يا راه حل براي طراحي آلياژها ، گسترش ، پردازش و داده هاي قابل فهم مورد توجه بوده است. اهميت نمودارهاي فازي توسط انتشار كتابچه هاي راهنما (Hand Book) نظير “نمودارهاي فازي آلياژي دوتايي”‌ ؛“ تعادل فازي ،تصاوير بلوري و داده هاي ترموديناميكي “آلياژهاي دوتايي” ؛“ نمودارهاي تعادلي فازي” انعكاس يافته است؛

“نمودارهاي فازي براي سراميستها ” ؛ “ هند بوك نمودارهاي فازي آلياژ سه تايي ” و“ آلياژهاي سه تايي” نيز كه در ادامه آمده است.

حالت يك ماده با تركيب دوتايي در فشار ثابت ميتواند در شكلهاي گرافيكي شناخته شده اي از نمودارهاي فازي دوتايي ايجاد شوند . براي مواد با تركيبهاي سه گانه يك اندازه گيري مضاعف مورد نياز است تا يك تركيب كامل ايجاد شود . بنابراين ،سيستمهاي سه تايي بطور معمول توسط يك سري از بخشها يا پروژه ها ايجاد ميشود. به دليل چند بعدي بود آنها تفسير نمودار سيستمهاي تركيبي بخير مي تواند بسرعت دست و پاگير براي كاربران موقت اينگونه نمودارها باشد . براي سيستمهاي با تركيبهاي بيش از سه تا بازنمايي گرافيكي نمودارهاي فازي در يك شكل مناسب نه تنها بعنوان چاشني مي باشد بلكه بواسطه نداشتن اطلاعات آزمايشگاهي كافي . مانعي است به هر حال ، مشكل سيستم باز نمايي گرافيكي با تركيبهاي زياد ، براي محاسبه‌هاي نمودارهاي فازي نامرتبط باشد. محاسبه هايي اينچنين مي تواند براي مواد مشكلات پر اهميت باشد.

تاريخچه :

از وقتيكه تنها توسعه جديد در الگو سازي و فن آوري محاسباتي كه محاسبه هاي رايانه اي تعادل فازي درتركيبات چند گانه تا حد امكان واقعي ايجاد كرده است؛ از زمان ارتباط بين ترموديناميك و تعادل فازي توسط J.W.Gibbs فراهم شده است . بيش از يك قرن مي گذرد Hertz زمينه هاي شكست كاري Gibbs را خلاصه بندي كرده است اگر چه پايه هاي رياضي بنيان نهاده شده به بيش از 30 سال گذشته تا j.J.Van Laa ساختار رياضي اش را و سيستمهاي دوتايي فرضي چاپ كرد . در توصيف فازهاي مايع Van Laav جمله هاي نرم( افزارهاي ) وابسته غلظت را بكار برد كه Hildebrand محلول هاي با قاعده نام نهاد . بيش از 40 سال گذشته بود كه J.L.Meijering محاسبات فضاي مخلوط درمايعات چهارتايي و سه تايي را چاپ كرد . مدت كوتاهي در پي آن Meijering اين روش در تجزيه ترموديناميكي سيستم Cr-Cu-Ni بكار گرفت. بطور همزمان Cohen, Kaufman محاسبه هاي ترموديناميكي در تجزيه و تحليل تبديلات مارتنزيتي در سيستم Fe-Ni بكار بردند.

Kaufman كارخود را درباره محاسبه نمودارهاي فازي كه شامل نقش فشار بود ؛ ادامه داد.

در سال Bernstein , Kanfman :1970 نتايج كلي از محاسبه هاي نمودارهاي فازي را خلاصه بندي كردند و نيز فهرستي از برنامه هاي رايانه اي براي محاسبه هاي نمودارهاي فازي سه تايي و دو تايي ارائه دادند كه منجر به پايه ريزي روش CALPHAD گرديد . (محاسبه نمودارهاي فازي ). در سال Kaufman ؛1973 اولين جلسه پروژه گروه بين المللي CALPHAD را سازماندهي كرد. پس از آن گروه CALPHAD از نظر اعضاء گسترش يافت .

قلمروي محاسبه هاي نمودارهاي فازي:

بمنظور غلبه بر مشكل چند بعدي وضع شده توسط سيستم با تركيبات بسيار زياد ؛ روشهاي پيشنهادي هستند كه متناوبا جايگزين اطلاعات نمودارهاي فازي مورد نياز مي شوند . در آلياژهاي فولاد زنگ نزن، براي مثال؛ بطور مركب متناوبا بوسيله انتقال تركيبات عناصر پايدار – آهني كاهش مي يابد نظير (معادل يا مشابه Cv ) و عناصر پايدار آستينتي نظير (معادل Ni ) . مجموع معادلهاي Cr, Ni در پيش بيني فازهاي موجود در آلياژهايي بكار مي رود .بايستي توجه نمودكه تقريب نزديك به اينها محدود به تغيير حالت تركيب براي اين است كه از آنها منتج شده اند. مثال ديگر روش PHACOMP است .

كه براي پيش بيني محاسبه Topological close packed)TCP )فازها در سوپر آلياژها بكار مي‌رود. اين روش بر اساس نظريه اي است كه هر عنصري يك جاي خالي الكتروني مشخص است و مجموع جاهاي خالي الكتروني وابسته به TCP فازها در يك آلياژ مي‌‌باشد .

اگر چه اين روش براي سوپر آلياژهاي بر اساس Ne بخوبي كار مي كند ؛ اصلاحات خاصي مورد نياز با ديگر سوپر آلياژها مي باشد؛ و به آساني ممكن نيست كه براي ديگر خانواده آلياژي بكار رود. از سوي ديگر روش CALPHAD بر اساس حداقل انرژي آزاد سيستم پايه ريزي شده است و بنابراين نه تنها بطور كامل متداول و مرسوم است ؛ بلكه بطور تئوري پر مفهوم مي باشد .

تعيين تجربي نمودارهاي فازي يك محدوديت زماني است و عنوان با ارزشي است . اين موضوع حتي بيشتر بعنوان عدد افزايش تركيبي بيان شده است . محاسبه نمودارهاي فازي كوشش مورد نياز جهت تعيين چگونگي تعادل در سيستم چند تركيبي را كاهش مي دهد .

يك نمودار فازي ابتدايي (مقدماتي) مي تواند برون يابي توابع ترموديناميكي تشكيل زير سيستم را فراهم كند. اين نمودار مقدماتي مي تواند در تركيبهاي يكسان و تغيير حالتهاي دمايي كه اطلاعات بيشتر مي تواند با حداقل تلاش آزمايشگاهي فراهم شود بكار رود. اين اطلاعات مي تواند در اصلاح توابع ترموديناميكي اصلي بكار رود.

اطلاعات عددي نمودار فازي همچنين بطور مكرر بمنظور عملكرد الگو سازي مورد نياز است . تا آنجايي كه حتي نمودارهاي فازي نمايش تعادل ترموديناميكي است. كه بخوبي ايجاد كرده كه تعادلهاي فازي مي تواند تعادل موضعي بمنظور توصيف فازهاي مياني سطوح داخلي بكار ببرد.

در چنين موضوعهايي تنها غلظت در اين سطوح مشترك اتخاذ شده اند ؛ تابع موارد مورد نياز تعادل هاي ترموديناميكي است.

الگو سازي ترموديناميكي نمودارهاي فازي و الگوسازي كنتيك (Kinetik) بطور موفقيت آميزي تطبيق داده شده است براي تنوع فرآيندها نظير كربوراسيون / نيتراسيون و انطباق نفوذ ، حل (تجزيه ) رسوب (محلولهاي غير حلال از محلولهاي حلال ) و انجماد .

محاسبه هاي تعادل فازي ته تنها مي تواند درصد فازها و تركيب آنها را ارائه دهد بلكه مقدار حجمي آنتالپي دما dpendence Concentration مرزهاي فازي براي كوپل كردن الگوسازي و درشت ساختاري Banerjee etal نمونه اي از چنين كوپلينگ محاسبه هاي تعادل هاي فازي الگوهاي زير ساختاري انجماد در گرماي درشت ساختاري و آناليز جريان مذاب ريخته گري را ارائه داد .

در سالهاي اخير بيان “ ترموديناميكهاي محاسبه اي ” بطور مكرر در جايگاه “‌محاسبه نمودارهاي فازي ” بكار رفته است . اين بازتاب در اثر آنستكه نمودار فازي تنهايك بخشي از اطلاعاتي است كه مي تواند از اين محاسبه ها بدست آورد.

الگوها توصيف ترموديناميك :

جهت محاسبه تعادلهاي فازي در سيستمهاي چند تركيبي: حداقل انرژي آزاد كل گيبس (G) از همه فازهايي كه در اين تعادل تشكيل شده اند مورد لزوم است :

و....