利用Scheil模型和Lever Rule进行凝固模拟

目的: 学习计算合金做凝固模拟

模块: 相图模块

热力学数据库: AlMgZn.tdb

批处理文件: Example_#1.8.pbfx

Pandat™软件的相图模块中有两个用于凝固模拟的模型，一个是基于杠杆模型，另一个基于Scheil模型。杠杆模型假定冷却速率无限慢，凝固过程中的每个步骤都处于平衡状态。Scheil模型假设快速冷却，在液相中的扩散很快，而使液相保持均匀的成分，固相中没有扩散，在固液界面处达到局部平衡。本例将介绍分别使用两个模型对40 at%Al-50 at%Mg-10 at%Zn的合金进行凝固模拟。并将两个模拟结果绘制在同一图上，以进行对比。

计算过程:

• 调用 AlMgZn.tdb数据库，选择Al，Mg，Zn三个组元： 参见Pandat 用户手册: 调用数据库。

• 选择凝固模拟计算功能：参见Pandat 用户手册: 凝固模拟

• 设置计算条件，如图 1 所示，第一次计算选择“Scheil”，第二次计算选择“Lever”；

计算后处理：

• 添加文本和箭头：参见Pandat 用户手册: 图形工具常用快捷按钮;

• 修改图形外观： 参见Pandat 用户手册: 属性；

可获取的信息:

• 图 2 所示为Scheil模拟的结果，图中所示为固相分数随温度的变化。凝固始于457°C，终于336.9°C，范围为120.1°C；

• 初生相为T相，AlMg_Gamma在446.8°C开始凝固，Hcp在350.8°C开始凝固；

• 模拟的详细信息，如某一相的开始凝固温度，不同温度下每种固相的总分数，潜热和总热量，列于Default Table中，见图 3；

• 从Default Table中可以选择某些性质并绘制图形。图 4 所示为每个固相的分数随温度的变化关系，图 5 所示为潜热和总热量随温度的演变；

• 图 6 为杠杆模型的模拟结果，即平衡计算结果。凝固范围非常窄，始于457°C，终于436.5°C；

• 从杠杆模型的模拟凝固中，仅有T相和AlMg_Gamma相参与凝固过程；

• 图 7所示为Scheil模拟和杠杆模型模拟的图形。将两条曲线合并在同一图形中的方法是：首先打开Scheil模拟所得到的图形，如图 2 所示，然后单击“Lever”模拟中的“Default”表，如图 7 所示的属性表。将fs拖动到图 2 中作为x轴，然后按Ctrl并拖动T作为y轴；