계산 재료과학

10종류 가까운 원소를 포함하는 Ni기 초내열합금이나 강에서 CALPHAD법을 사용하여 석출하는 상과 그 분율을 예측한다. 그 사고방식과 주의점의 조합으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A다원계의 모든 조성의 실험값을 데이터베이스에 넣어 두었으므로 외삽은 하지 않으며, 계산 결과는 반드시 실제 조직과 일치한다
  2. B다원계의 깁스 에너지는 순물질의 값만으로 결정되므로 이원계나 삼원계의 평가는 필요 없다
  3. C주로 이원계와 삼원계에서 평가한 파라미터를 조합하여 다원계의 깁스 에너지를 외삽한다. 얻어지는 것은 평형 상태이며, 평가 범위를 벗어난 조성에서는 정밀도가 떨어진다
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정답: C. 주로 이원계와 삼원계에서 평가한 파라미터를 조합하여 다원계의 깁스 에너지를 외삽한다. 얻어지는 것은 평형 상태이며, 평가 범위를 벗어난 조성에서는 정밀도가 떨어진다

다원계의 모든 조성에서 실험하는 것은 불가능하지만, 깁스 에너지 모델을 사용하면 이원계와 삼원계에서 정한 파라미터를 조합하여 다원계의 값을 외삽할 수 있습니다. 사원계 이상의 상호 작용은 작다고 보고 생략하는 경우가 많으며, 이 사고방식으로 실용 합금의 액상선 온도, 석출상의 종류와 분율, 고용 한도 등을 예측할 수 있어 합금 설계의 시행착오를 크게 줄일 수 있습니다. 다만 얻어지는 것은 열역학적 평형 상태로, 실제 조직이 평형에 도달하는지 여부나 변태 속도는 알 수 없습니다. 속도를 다루려면 확산 이동도 데이터나 석출 속도론 계산을 조합합니다. 순물질의 값만으로는 성분 간의 상호 작용을 나타낼 수 없습니다.

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