計算材料科學

對含有近10種元素的鎳基超合金或鋼,使用CALPHAD法預測析出的相及其分率。其想法與注意點的組合何者正確?

  1. A資料庫中收錄了多元系所有組成的實驗值,因此不做外插,計算結果必定與實際的組織一致
  2. B多元系的吉布斯自由能只由純物質的值決定,因此不需要二元系或三元系的評估
  3. C主要組合在二元系與三元系評估的參數,外插多元系的吉布斯自由能。得到的是平衡狀態,在評估範圍之外的組成精度會下降
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正確答案:C. 主要組合在二元系與三元系評估的參數,外插多元系的吉布斯自由能。得到的是平衡狀態,在評估範圍之外的組成精度會下降

在多元系的所有組成做實驗是不可能的,但使用吉布斯自由能的模型,就能組合在二元系與三元系決定的參數來外插多元系的值。四元系以上的交互作用常視為很小而省略,以這個想法能預測實用合金的液相線溫度、析出相的種類與分率、固溶限等,大幅減少合金設計的試誤。不過,得到的是熱力學的平衡狀態,無法得知實際組織是否達到平衡,或相變態的快慢。要處理速率,須結合擴散移動度的資料或析出動力學的計算。只用純物質的值,無法表示成分之間的交互作用。

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