第三章DICTRA动力学计算软件简介

DICTRA
核 心 操作 界面 基 础
多元扩散方 程的数值解
热力学计算软件 Thermo-Calc
热力学和动 力学数据库
利用热力学和动力学数据库，DICTRA可模拟包含10种以上元素 材料的扩散过程。
DICTRA软件与程序
Database
数据库 要完成优化工作，首 先要输入关于体系动 力学信息的批处理文 （*.TCM）、一定格 式要求的实验信息文 （*.POP），为了验 证优化参数，还要一 个集实验数据和动力 学信息的文（*.DAT）
DICTRA 模块
Ges
Poly-3 Parrot
自由能
计算
优化
.合金均匀化 .钢的渗碳和脱碳 .钢的渗氮 .钢 中碳氮共渗 .钢中奥氏体/铁素体相变 .合金钢中的珠光体长大 .凝固时的微观偏析合金的 .TLP 键合 .硬质合金的烧结 .高温合金的渗碳 .复合物中的互扩散，例如涂层 .沉淀相粒子的粗化
纯组元在亚稳结构的自扩散计算 纯组元在稳定结构的自扩散和杂质扩散系数的优化
Q law 阿累尼乌斯公式 Einstein关系式 D D0 exp Arrhenius RT Q * * D D0 exp D RTM RT Qa 2 D0 Q ln RT K 1.5V m RT ln[ RTM ] Q RT D N0 h 0
% ( x DI x DI ) ( x D* x D* ) D B A A B B A A B
本征扩散系数
d ln A d ln B xA xB d 2G 1 1 d ln xA d ln xB RT d x 2
Βιβλιοθήκη Baidu
DICTRA软件与程序
DICTRA是用于模拟多元合金扩散控制转换的通用软件包，和 Thermo-Calc一样是瑞典皇家理工学院60多年的研究结果，并 已经经过了20多年的发展，第一个商业版本的DICTRA于1995年 首次推出。如今DICTRA已成为材料开发和加工的研究工具，并 已被全球许多科研人员和工程师频繁使用。
V：化合价 Tm：熔点温度 a： 晶格常数 ：晶格因子 0 N0：阿伏伽德罗常数 RT ln[RTM ] Q RT lnK M Bcc_A2，K = 13； h： 普朗克常数 Fcc_A1，K = 15.5 Hcp_A3，K = 15.5
热力学与动力学模型
2
二元系相互作用
对于A-B二元系固溶体相，可表示为:
n ' ki
i c j J k L i 1 j 1 c j x
n ' ki n
菲克第一定律扩展形式
扩散由化学势梯度决定
' ki n
i ' 一个和原子移动能力有 Dkj L Lki 关的动力学因子 i 1 c j
扩散系数是和热力学和动 力学有关的函数
a QA ) RT
Andersson和Agren Q 1 0 M M exp( ) RT RT
mg

mg
mg
exp(6a ) exp(
1
(0 < ξ < 1)
a = 0.3, Bcc结构 a = 0，其他结构
RT ln[RTM ] RT ln M Q
0
热力学与动力学模型
1
纯组元自扩散系数
A B m
根据 CALPHAD 方法理念
xA xB xA xB n A,B ( xA xB )n
n 0
RT ln[ RTM ]
组元在固溶体结构的 自扩散项和杂质扩散项
相互作用 参数：
n
a nbT
固溶体中各种扩散系数的计算
热力学因子
A、 B为A、B组元的活度系数
第三章 DICTRA动力学 计算软件的介绍
材料学院 刘兴军 教授
2012 年3月
DICTRA
A package of Thermo-calc
Lesson 1
热力学与动力学模型
动力学模型
扩散通量与扩散系数
J k Dkj
j 1 n
c j x
i J k L x i 1