Моделирование нахождения равновесного состава термодинамической системы MG-ZN

Abstract

В статье рассмотрена методология расчета фазовых диаграмм и термодинамических свойств материалов CALPHAD. Моделирование осуществлялось на основе верифицированной базы данных COST 507. Для нахождения равновесного состава используется принцип максимума энергии Гиббса. Приведены расчетные формулы для вычисления однокомпонентных и двухкомпонентных веществ, в том числе энергии Гиббса идеального смешения и избыточной энергии Гиббса. В качестве эталона равновесного состава термодинамической системы MgZn приведена фазовая диаграмма системы магнийцинк, полученная в программном обеспечении OpenCalphad. Расчеты данной системы выполнены в программе Microsoft Excel. Приведены расчетные формулы для целевой функции оптимизатора «Поиск решения» и заданы ограничения, учитывающие баланс сохранения массы. Проведена оценка модели путем сравнения результатов с результатами, полученными в программе OpenCalphad.

The article discusses the methodology for calculating phase diagrams and thermodynamic properties of CALPHAD materials. The simulation was carried out on the basis of the verified COST 507 database. To find the equilibrium composition, the principle of maximum Gibbs energy is used. Calculation formulas are given for calculating onecomponent and twocomponent substances, including the Gibbs energy of ideal mixing and excess Gibbs energy. As a standard for the equilibrium composition of the thermodynamic magnesiumzinc (MgZn) system, the phase diagram of the magnesiumzinc system obtained in the OpenCalphad software is given. Calculations of this system were performed in Microsoft Excel. Calculation formulas for the objective function of the optimizer “Search for a solution” are given and restrictions are specified that take into account the balance of mass conservation. The model was evaluated by comparing the results with the results obtained in the OpenCalphad program.