相场参数文件（.pfdb）的语法与示例

相场模块利用相场参数文件（.pfdb文件）来管理相场模型中相关的参数以及每个相的物理性能。相场参数文件（.pfdb）采用XML格式，文件中与相场相关的参数包括：序参数迁移率（Order_Parameter_Mobility），化学梯度项，平滑度因子，驱动力缩放因子（driving force scaling factor），界面宽度，化学随机幅度（chemical random amplitude），化学梯度因子等；相的物理参数包括：摩尔体积，刚度张量（stiffness_tensor），化学错配应变，无应力转变应变，界面能等。另外，与形核相关的参数也通过pfdb文件控制。

将相场模拟所需相关参数采用.pfdb文件的管理方式，能够使用户在自己定制的相场模型插件时，易于对相应的参数文件扩展。在一个相场参数文件（.pdfb）中，用户可以定义一系列的合金，每个合金包含一个基体相和一个或多个析出相。当用户自定义的插件中采用的模型不是析出模型时，用户也可以定义新的相的类型。如果用户需要对大量不同合金体系以及采用不同相场模型进行相场模拟时，可以将每个单独模拟所需的相场参数文件中的参数合并到一个.pdfb文件中，构建相场参数数据库文件。在以后的相场模拟中，只需要从相场参数数据库文件（仍然是.pdfb格式）中选择合适的合金和相场模型，便可以获取相应的相场模拟参数来进行模拟。

相场参数文件(.pfdb)文件的语法结构如下例：

</ParameterTable>

</ParameterTable>

</ParameterTable>

</ParameterTable>

</Phase>

</Alloy >

在这个.pfdb文件示例中，定义了一个 “AlNi_Precipitation”合金，基体相为“Fcc”，析出相为“L12_Fcc”。如果是多个相同时析出，每个析出相的名字和对应的物理性质均能够单独定义。在基体相下，与相场相关的参数通过 “ParameterTable” 中定义类型为 “phase_field_general” ，相关参数含义请参见表 1。析出相的物理性质通过析出相下的“ParameterTable”来定义，相关的物理性质及其含义请参见表 2；与调幅分解相关的模型参数请参见表 3；与形核模型相关的参数请参见表 4，形核模型参数与组织演化模块(PanEvolution)中的表格中表 4中对应的形核参数定义一致。

**表 1:** pfdb 文件中的相场模型参数
Name	Description
Order_Parameter_Mobility	序参量的迁移率。此参数决定由方程 (10)控制的时间演化速率
Driving_Force_Scaling_Factor	相变过程中驱动力的比例因子。不需要设置时，定义为 “disable”。
Interface_Width	两个相界面的格点数，默认设置为 5 。
Chemical_Gradient_Factor	仅适用于调幅分解模型,用于计算化学不均匀引入的梯度能量项。
Chemical_Random_Amplitude	仅适用于调幅分解模型,用于生成可以发生调幅分解的具有足够随机性的初始成分分布。
Bpq_Substract	用于析出模拟，用于决定是否需要从局部弹性能中减去平均弹性能。当减去平均弹性能时，析出相的总体积分数与弹性能无关。设置为1时，将从局部弹性能中减去平均弹性能。预设值为1。
Enable_Precipitate_Diffusion	用于析出模拟，当设为0时，析出相内部无扩散，基体的扩散控制析出动力学；当设为1时，析出相内部有扩散。默认值为1。
Mean_Field_Driving_Force_Nucleation	用于形核模型，形核驱动力可以通过局部化学成分或者基体中的平均化学成分来计算。当设为0时，适用局部化学成分来计算形核驱动力。默认值为0。

**表 2:** pfdb 文件中单个相的物理性质
Name	Unit	Description
molar_volume	m³/mole	基体或析出相的摩尔体积 <ParameterTable type="molar_volume" name=""> <Parameter name="*" value="1E-5" description=""/> </ParameterTable>
stiffness_tensor	Pa	采用Voigt 符号的刚度张量 <ParameterTable type="stiffness_tensor" name="" description="Voigt notation; Orthotropic elasticity is applied when only C11, C12, C44 are set; Otherwise, set stiffness tensor explicitly"> <Parameter name="C11" value="2.03E12" description=""/> <Parameter name="C12" value="1.50e12" description=""/> <Parameter name="C44" value="1.35e12" description=""/> <!--Default values of C22 and C33 are C11--> <!--Default values of C21, C23, C32, C31 and C13 are C12- -> <!--Default values of C55, C66 are C44--> <!--Default values of C45, C56 and C46 are 0.0--> <!--Default values of C14, C15, C16, C24, C25, C26, C34, C35 and C36 are 0.0--> </ParameterTable>
chemical_misfit_strain	N/A	仅用于调幅分解模型，化学错配应变 <ParameterTable type="chemical_misfit_strain" name="Chemical_Misfit_Strain" reference="Fe"> <Parameter name="Ni" value="-0.01" description="Default value is 0.0"/> </ParameterTable>
mobility_scaling_factor	N/A	CALPHAD数据库中迁移率的比例因子 <ParameterTable type="mobility_scaling_factor" name="Mobility_Scaling_Factor"> <Parameter name="Mo" value="6.3e-19" description="Default value is 1.0"/> </ParameterTable>

**表 3:** pfdb 文件中关于不同相之间的物理性质
Name	Unit	Description
Interfacial_Energy	J/m²	析出相与基体相之间的界面能 _{<Parameter type="}_{Interfacial_Energy}_{" value="}_0.05_{" description=" "/>}
e11, e12, e13, e21, e22, e23, e31, e32, e33	N/A	析出相与基体相之间的无应力转变应变 <Parameter type="e11" value="-0.003" description=" "/> <!--Default value of e22 and e33 is e11--> <!--Default value of e12, e13, e23 is 0.0--> <!--Default value of e21 is e12--> <!--Default value of e31 is e13--> <!--Default value of e32 is e23-->

**表 4:** pfdb文件中与形核模型相关的参数
Name	Unit	Description
Atomic_Spacing	m	通常为点阵常数 _{<Parameter type="}_{Atomic_Spacing}_{" value="}_7.6E10_{" description="}_{Atomic Spacing}_{" />}
Nucleation_Site_Parameter	N/A	均质形核模型，仅适用于内置的析出模型
Steady_State_Nucleation_Rate	N/A	稳态形核时设置为1 _{<Parameter type="}_{Steady_State_Nucleation_Rate}_{" value="}₁_{" description="}_{Indicate if steady state nucleation rate is applied}_{" />}
Driving_Force_Factor	N/A	形核驱动力的比例因子
Effective_Diffusivity_Factor	N/A	成核速率模型中有效扩散系数的比例因子
Shield_Time	second	析出晶核在数值上保持稳定的时间段