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x - engineering-eye:伊藤忠テクノソリューションズの科学・工学系情報

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Thermo-Calcの紹介
ThermoThermo-Calcとは
Calcとは
ThermoThermo-Calcは
Calcはスウェーデン王立工科大
スウェーデン王立工科大(
王立工科大(KTH)
KTH)で開発
され、KTH
され、KTHを
、KTHを中心として
中心として世界各国協力機関
として世界各国協力機関により
世界各国協力機関により35
により35年
35年
以上、
以上、現在も
現在も研究開発が
研究開発が続けられています。
けられています。
・国内の導入実績
民間企業
約60社 70本
大学、研究機関 約70本
→事実上の業界標準ソフトウェア
適用分野
•
•
•
•
•
•
金属学、冶金学
材料科学
合金開発
半導体
化学
地球科学 等
ITOCHU Techno-Solutions Corporation
ThermoThermo-Calc
Calcの原理について
原理について
CALPHAD法
• 最小限の実験パラメータと熱力学理論を用いて状態図を作成する手法
• 二元系で決定した熱力学パラメータを三元系、四元系、へと拡張して用いることが利点。
• 平衡論に則って自由エネルギーの計算を行い、安定相の情報を得る。
・最小限の実験情報
・熱力学基礎理論
・経験則
Al-Fe-Mn Ternary:
Isotherm at 1000 oC
A2
B2
fcc
bcc
各相の熱力学的特性を表すモデル
α
Gm = f (x,T, P)
Al2 Fe
β -Mn
Al5 Fe 2
Al13 Fe 4
Al8 Mn 5
Liq
hcp
熱力学関数のデーターベース化
ITOCHU Techno-Solutions Corporation
2成分系の
成分系のギブスエネルギーと
ギブスエネルギーと相図
G
Gb
成分pの合金は a相とb相に
分かれ その配分比は 、
Lever Ruleにより、以下のよう
になる 。
Ga
a相 + b相
a相安定域
安定域
X1 p
b相安定域
X2
Mole fraction of a
ITOCHU Techno-Solutions Corporation
Gibbs自由
Gibbs自由エネルギー
自由エネルギーと
エネルギーと正則溶体近似
2成分系
成分系
ギブスエネルギーの
ギブスエネルギーの線形和
Gφ=0GφAxφA+ 0GφBxφB
+RT(xφAln
0Gφ :
i
xφ
A+
xφBln
EXGφ
G=
=∑(0G i x i+RTx i ln x i )+EXGφ
xφB )+EXGφ
成分iの
エネルギー
成分 のGibbsエネルギー
xφi : 成分iの
成分 のモル分率
モル分率
多成分系
混合の
混合のエントロピーに
エントロピーに
関する項
する項
i
過剰ギブス
過剰ギブス自由
ギブス自由エネルギー
自由エネルギー
(Redlich-Kisterモデル
モデル)
モデル)
: 過剰Gibbsエネルギー
エネルギー
過剰
過剰ギブス
過剰ギブス自由
ギブス自由エネルギー
自由エネルギー
EXGφ=Lφxφ
Lφ :
Ax
φ
B
相互作用パラメータ
相互作用パラメータ
Lφ =0Lφ + 1Lφ (xφA - xφB)+ 2Lφ (xφA - xφB) 2 + ・ ・ ・
nLφ =a
EXGφ
v
= ∑∑
i jx
> ii x j∑ v Li j ( xi-xj)
v
(Hillertモデル
モデル)
モデル
EXGφ=
x1x 2x 3(V1L1 + V2L2 + V3L3)
V1= x 1+(
+(1
1 - x 1 - x 2 - x 3)/3
V2= x 2 +(
+(1
1 - x 1 - x 2 - x 3 )/3
V3= x 3 + (1 - x 1 - x 2 - x 3 )/3
+ bT+cT lnT +dT2 + eT3 + ・ ・ ・
a、
、b、
、c、
、d、
、e、
、…を
を実験より
実験より求
より求める
熱力学DB
ITOCHU Techno-Solutions Corporation
ThermoThermo-Calcの
Calcの計算モデル
計算モデル
★豊富な
豊富な計算モデル
計算モデル★
正則溶体モデル
正則溶体モデル、
モデル、サブラティスモデル、
サブラティスモデル、イオン溶体
イオン溶体モ
溶体モデル、
デル、
水溶液モデル
水溶液モデル、
モデル、ポリマーモデル 等が利用可能
・サブラティスモデル
化合物相
AmBn
侵入型固溶体相 Am(C,Va)n
規則相
(A,B)m(B,A)n
サブラティスモデルを利用することにより
実際の結晶構造を模したパラメータの設定が可能。
ITOCHU Techno-Solutions Corporation
各種熱力学データベース
各種熱力学データベース
Compounds
SSUB4: SGTE Substances database, v4
General alloys
SSOL4: SGTE Solutions database, v4
Steels and Fe-alloys
TCFE6: TCS Steels/Fe-alloys database, v6
Nickel and Ni-alloys
TCNI1: TCS Ni-based superalloys database, v1
TTNI8: TT Ni-based superalloys database, v8
Light metal alloys
TTAL6: TT Al-based alloys database, v6
TTTI3: TT Ti-based alloys database, v3
TTTIAL: TT TiAl-based alloys database, v1
TTMG4: TT Mg-based alloys database, v4
COST2: COST 507 Light alloys database, v2
Solder alloys
NSLD2: NPL Solder solutions database, v2
USLD1: NIST Solder solutions database, v1
Other alloys
SNOB1: SGTE Nobel metal alloys database, v1
TTZR1: TT Zr-based alloys database, v1
Specific materials
CCC1: Cemented carbids database, v1
SEMC2: TCS Semiconductors database, v2
STBC1: SGTE Thermal barrier coatings database, v1
Slag, molten salts, oxides and ionic solutions
SLAG3: TCS Fe-containing slag database, v3
ION3: TCS Ionic solutions database, v3
NOX2: NPL Oxide solutions database, v2
SALT1: SGTE Molten salts database, v1
Metallurgical & materials processing & environmental
applications
TCMP2: TCS Materials processing database, v2
TCES1: TCS Sintering/incineration/combustion database, v1
Aqueous solutions
TCAQ2: TCS Aqueous solution database, v2
AQS2: TGG Aqueous solution database, v2
Nuclear materials
NUMT2: TCS/AEAT Pure radionuclides database, v2
NUOX4: TCS/AEAT Nuclear oxides database, v4
TCNF2: TCS Nuclear fuels database, v2
Minerals
GCE2: TGG Geochemical/Environmental database, v2
ITOCHU Techno-Solutions Corporation
ThermoThermo-Calcでできること
Calcでできること
・相平衡計算
相平衡計算
・多元系状態図
・各種熱力学計算
・Scheil凝固
凝固シミュレーション
凝固シミュレーション
・液相面の
液相面の計算
・固溶度の
固溶度の計算
・ポテンシャル図
ポテンシャル図
・2次相転移温度の
次相転移温度の推定
・2相分離
・電位-
図
電位-Ph図
・ ガス中
ガス中の元素分圧
・ CVD 化学蒸着計算
・クラスタ変分法計算
クラスタ変分法計算
・・・など
・・・など
ITOCHU Techno-Solutions Corporation
ThermoThermo-Calc Windows (TCW5)
ITOCHU Techno-Solutions Corporation
ThermoThermo-Calcと
Calcと周辺プログラム
周辺プログラム
ab initio, lattice dynamics,
CVM, 分子動力学法
準安定相の理論的な熱力学諸量、体膨張率
Thermo-Calc and
related products
時間軸を想定しない平衡状態、経験的。
Thermo-Calc
流体コード
凝固シミュレーション
応力解析、機械的特性
動力学的な解析
DICTRA
TC-PRISMA
MICRESS
Precipicalc
自動化、最適化コード
などとの組み合わせ
他のコードへの応用
ITOCHU Techno-Solutions Corporation
お問い合わせ先
わせ先
~アプリケーション導入
アプリケーション導入から
導入からシミュレーション
からシミュレーションの
シミュレーションの自動化・
自動化・最適化まで
最適化まで~
まで~
伊藤忠テクノソリューションズ
伊藤忠テクノソリューションズは
テクノソリューションズは
あなたの業務
あなたの業務を
業務をシミュレーションにより
シミュレーションにより実現
により実現します
実現します
科学システム事業部 科学ソリューション営業部
東京都千代田区霞ヶ関3-2-5霞ヶ関ビル
TEL:03-6203-7344/FAX:03-3539-5173
e-mail : [email protected]
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