PDF - JuSER - Forschungszentrum Jülich

Literaturübersicht
denen die molare freie Enthalpie G m einer Mischphase φ in Abhängigkeit von der Temperatur
und der chemischen Zusammensetzung analytisch beschrieben wird [2.5.6].
G +
ϕ ref ϕ id ϕ ex ϕ
m
= Gm
+ Gm
G
(2.5.1)
m
Für eine Mischphase setzt sich die molare Freie Enthalpie in einem n-komponentigen System
aus einem Anteil im Referenzzustand
ref
G = ∑ x
ϕ
m
i
ϕ 0
i
einem idealen Anteil
id
G
ϕ
m
= RT
∑
i
x
G
ϕ
i
ϕ
i
ln( x
ϕ )
i
ex ϕ
G
0 ϕ ϕ
G i x i
(2.5.2)
(2.5.3)
und einem Exzessanteil m zusammen. ; bezeichnen jeweils die freie Enthalpie
und den Molenbruch der Komponente i.
Der Exzessanteil stellt die Abweichung eines Systems von dem idealen
Gleichgewichtszustand dar und ist eine Funktion der Temperatur und der Zusammensetzung.
Die Parameter dieser Funktion müssen aus allen verfügbaren Messungen, die den Zustand des
thermodynamischen Gleichgewichtes im betrachteten System kennzeichnen (z.B. Messungen
von Umwandlungstemperaturen, Aktivitäten, Dampfdrucken, Enthalpien, usw.), ausgewertet
werden. Die Bestimmung der Parameter beruht auf der Minimierung der Quadratwurzel der
Differenzen zwischen experimentellen und berechneten Werten. Diese Methodik der
Auswertung wurde als „Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry“ von
Kaufmann [2.5.7] entwickelt und ist als CALPHAD-Metode ausführlich in der Literatur
beschrieben [2.5.8, 2.5.9].
Die Beschreibung der Funktion der freien Enthalpie G wird, jeweils von den Komponenten in
ihren Bezugszuständen ausgehend, für binäre, ternäre und mehrkomponentige Systeme
durchgeführt. In der Regel treten in mehrkomponentigen Systemen keine neuen Phasen auf.
Statt dessen wird meist ein neues Element in bereis vorhandenen Phasen der Untersysteme
gelöst. Aus diesem Grunde liefert die Verknüpfung ausgewerteter Teilsysteme oft bereits eine
gute thermodynamische Beschreibung von höherkomponentigen kommerziellen Legierungen.
Thermocalc besteht aus der thermodynamischen Software, die nur in Verbindung mit den
Stoff-Datenbanken verwendet werden kann. Die Auswertung der Daten ist sehr
zeitaufwendig, diese Arbeiten werden international koordiniert, um so die
thermodynamischen Daten bestimmter Legierungsklassen systematisch zu erweitern. Für eine
Reihe technisch relevanter Legierungsklassen stehen inzwischen zuverlässige Datenbanken
für multikomponentige Systeme und mit unterschiedlichen Anwendungsgebieten zur
Verfügung [2.5.10, 2.5.11].
Dazu gehören von der Thermo-calc Gruppe: Steel database, solution database, pure element
database...; von ThermoTech Ltd: Ni-based superalloys, Fe-Ni-database... und AEA
Technology UK: pure radionuclides, Nuclear oxides solutions...
Bei der Nutzung von den Thermotech Datenbanken werden die Berechnungsergebnisse in der
Entwicklungsphase mit experimentellen Ergebnissen verglichen. Sie dienen hauptsächlich
25