計算材料科学
CALPHAD法についての説明として正しいものはどれか。
- A電子のシュレーディンガー方程式を各温度と組成で直接解いて、実験値も熱力学のモデルもいっさい使わずに、多元系の状態図を一から求める方法
- B各相のギブスエネルギーのモデルを実験値などに合わせて決め、全体のギブスエネルギーが最小になる相の組み合わせから状態図を求める方法
- C実験で求めた二元系の状態図の液相線や固相線を、多元系の組成に合わせて内挿してつなぐだけの方法で、熱力学のモデルは計算にまったく使わない
答えと解説を見る
正解：B. 各相のギブスエネルギーのモデルを実験値などに合わせて決め、全体のギブスエネルギーが最小になる相の組み合わせから状態図を求める方法
CALPHAD(CALculation of PHAse Diagrams)法では、液相、固溶体、化合物などの各相のギブスエネルギーを、純物質の項、理想混合の項、相互作用を表す過剰の項の和で表します。そのパラメータを、状態図、熱容量、混合熱などの実験値や、第一原理計算で求めた形成エネルギーに合うように決め、熱力学データベースにまとめます。与えられた温度と組成で、系全体のギブスエネルギーが最小になる相と組成を求めると、状態図や相の分率が計算できます。電子の方程式を解くのは第一原理計算で、CALPHAD法はその結果を入力の1つとして使います。状態図の線を内挿するのではなく熱力学のモデルを使うので、実験のない温度や組成にも外挿できます。