第三章DICTRA动力学计算软件简介

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）
.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
DICTRA
核
操作 界面
心
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
DICTRA 模块
Database Ges Poly-3 Parrot
数据库 自由能 计算 优化
热力学因子
A、 B为A、B组元的活度系数 D% (xB DAI xADBI ) (xB DA* xADB* )
1
d ln A
d ln xA
1
d ln B
d பைடு நூலகம்n xB
xA xB RT
d d
2G x2
本征扩散系数
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。
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
动力学模型
热力学与动力学模型
扩散通量与扩散系数
Jk
n
j 1
Dkj
c j x
菲克第一定律扩展形式
Jk
n
i 1
L'ki
i
x
扩散由化学势梯度决定
RT
mg 1 RT ln[RTM ] RT ln M 0 Q
(0 < ξ < 1)
a = 0.3, Bcc结构 a = 0，其他结构
1 纯组元自扩散系数
热力学与动力学模型
纯组元在亚稳稳定结构的自扩散计和算杂质扩散系数的优化
Einstein关系D式
D0
exp
RQTArrhenius
law
阿累尼乌斯公式
2 二元系相互作用 对于A-B二元系固溶体相，可表示为:
热力学与动力学模型
根据 CALPHAD 方法理念
m
xAA xBB xA xB n A,B (xA xB )n n0
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：
na nbT
固溶体中各种扩散系数的计算
D* RTM
D*
D0
exp
Q RT
DR0 T
Qa2
lNn0[hRTM
]
Q
RQT
ln
RDT0m
K
1.5V
V：化合价
a： 晶格常数
Tm：熔点温度
N0：R阿T伏ln伽[R德T罗M常数]
h： 普朗克常数
Q
RT
lnKMB：cc晶0_A格2因，子K =
13；
Fcc_A1，K = 15.5
Hcp_A3，K = 15.5
Jk
n
i1
L'ki
n j 1
i
c j
c j x
L ' ki
一个和原子移动能力有 关的动力学因子
Dkj
L'ki
n i1
i
c j
扩散系数是和热力学和动 力学有关的函数
Andersson和Agren M M 0 exp( Q ) 1 mg RT RT
mg exp(6a ) exp( aQA )
.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