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1、相图计算研究的进展乔芝郁I,郝士明2(1.北京科技大学冶金与生态学院，北京10()083;2.东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004)摘要：相图计算作为材料设计的--部分受到了人门更多的重视.本文概述了相图计算的优点，简耍评述了相图计算方法的发展现状和前沿研究，着重强调了将第一性原理计算和相图计算方法相结合以及基于相图计算热力学数据库预测体系物理性质对于材料设计和冶金过程优化的重要性.关键词：相图计算；热力学；动力学；第一性原理计算NewprogressofCALPHADapproachQIAOZhi-yu1,HAO
2、Shi-ming2(I.SchoolofMetallurgicalandEcologicalEngineering,UniversityofScience&TechnologyBeijing,Beijing100083,China;2.CollegeofMeterials&Metallurgy,NortheastemUniversity,Shenyang110004,China)Abstract:Asapartofmaterialsdcsign,CALPHADapproachattractsmorcandmorcatten
3、tion・FollowinganoverviewoftheadvanUigesofCALPHADapproach,itscurrentstatusandtrendsaresummarized.Itisemphasizedthattoincorporatemoreab-initioresultsfromfirstprinciplecalculationintoCALPHADdatabase(bothofthermodynamicsandkinetics)andtopredictthephysica1propertiesoft
4、hesystembasedonCALPHADthermodynamicdatabasearcofgreatimportanccformaterialsdesignandmctallurgicalproccssing.Keywords:calculationofphasediagram;thermodynamics;kinetics;first-principlescalculation札I图被誉为材料设计的指导书、冶金工作者的地图和热力学数据的源泉，其重要性已被冶金、材料、化工、地质工作者,，广为认同。尽管冃趋精密的近代实
5、验技术大人提高了相图实验测定的可靠性，但即使测定一个三元系相图的实验工作量也是相当庞大的，更何况大屋(如50个元素纽成的三元合金系达50!/3!47!=19600)具有潜在用途的三元和多元体系.相图是体系相平衡的儿何图示，相图与热力学密切相关，由相图可以提取热力学数据(相图的解析)，由热力学原理和数据也可构筑相图(和图的合成).2()世纪70年代以来，随着热力学、统计力学和溶液理论与计算机技术的发展，由L.Kaufman,M.Hillert和I.Ansara等人奠基，经过两代人的努力，相图研究从以相平衡的实验测定为主进入了
6、热化学打相图计算机耦合研究的新阶段，并发展成为一门介于热化学、相平衡和溶液理论与计算技术之间的交叉学科分支)-CALPHAD(CALculationofPHAseDiagram),其实质正如《CALPHAD》杂志［1］的副标题所示:相图和热化学的计算机耦合(ComputerCouplingofPhaseDiagramsandThcrmochcmistry).由CALPHAD方法获得的计算相图，由于热力学与相图间的高度白洽性等一系列优点，使CALPHAD方法成为溶液理论及相图研究中最活跃的领域之--.CALPHAD方法的发展
7、在推动了溶液(液态溶液和固态溶液)模型研究的同时,多元多相平衡计算方法，数据库和计算软件的完善以及具有实用价值的多元体系计算相图的构筑和CALPHAD方法在物理性质(如表而张力，粘度等)预测屮的应用，使CALPHAD方法成了材料设计、冶金和化工等过程模拟的重要工具，使相平衡研究真止成了材料设计的一部分［2〜3］.相图计算的原理、方法和三大要素(热力学数据库、溶液模型和计算软件)及:其在相图评估和优assessmentandoptimization)材料设计和冶金工艺过程优化中的应用在有关专著［2〜6］、杂志(如《CALPH
8、AD》和《JlofPhaseEquilibriaandDiffusion))等)和文献［7〜9］中已有详尽的论述.本文仅将简耍概述相图计算研究的最新近展,尤其是在CALPHAD方法与第一性原理计算相结合、热力学计算与动力学模拟相结合、基于热力学数据库预测体系物理性质和计算软件方面的进展.相边界移动模丹弥
