Developing the third generation Calphad models and descriptions: a journey from unary to higher-order systems
Tid: To 2022-05-19 kl 10.00
Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_h3jGiyiAQmqBwAPYirXn5g
Språk: Engelska
Ämnesområde: Teknisk materialvetenskap
Respondent: Zhangting He , Strukturer
Opponent: Associate Professor Gabriele Cacciamani, Department of Chemistry and Industrial Chemistry, University of Genova, Italy
Handledare: Professor Malin Selleby, Strukturer; Docent Huahai Mao, Materialvetenskap; Adjunct professor Andreas Blomqvist, Materialvetenskap
Abstract
Den tredje generationens Calphad-beskrivningar syftar till att tillhandahålla mer exakt beräkningstermodynamik för ett utökat temperaturområde, dvs från 0 K till höga temperaturer. För att nå ett sådant mål behövs därför nya Calphad-modeller. Denna avhandling har utförts för att heltäckande studera existerande tredje generationens Calphad-modeller men även utveckla nya modeller.
För att kunna flytta fram arbetet med tredje generationens Calphad till system av högre ordning, är en fråga som tas upp i detta arbete att förbättra extrapoleringen för fasta faser från den som användes i andra generationens Calphad-beskrivningar. Det första resultatet av detta arbete är alltså att en ny extrapoleringsbehandling har föreslagits.
För system av högre ordning lades fokus först på att utveckla tredje generationens Calphad-modeller för föreningar och lösningsfasers änd-punkter. En så kallad "hybrid"-modell har utvecklats i detta arbete för att modellera föreningar och sådana slutpunkter och lyda termodynamikens tredje lag. Vidare har jag studerat hur de magnetiska och kemiska ordningseffekterna kan modelleras. Den reviderade IHJ-modellen (Inden-Hillert-Jarl) har framgångsrikt använts i detta arbete för att beskriva de magnetiska ordningseffekterna hos lösningsfaser med komplexa magnetiska beteenden. Det har också visat sig genom studiet av Fe-Ni-systemet att en tillförlitlig magnetisk beskrivning är avgörande för en korrekt termodynamisk beskrivning. Partitioneringsmodellen har tillämpats för att modellera kemiska ordningseffekter. Vissa frågor kvarstår dock för modellering av den kemiska ordningseffekten vilket diskuteras i detta arbete. För att extrapolera de binära beskrivningarna till ett ternärt system har EBEF (Effective Bond Energy Formalism) använts för att beskriva faserna bcc, fcc och sigma i Cr-Fe-Ni-systemet. Extrapoleringsresultaten visar att mer tillförlitliga data behövs för att ytterligare verifiera hur användbar denna formalism är.
Modellparametrarna för tredje generationens Calphad-modeller har analyserats utförligt i detta arbete. Följaktligen har några metoder föreslagits för att uppskatta modellparametrarna, t.ex. Einstein-temperaturen och den elektroniska värmekapacitetskoefficienten. Vissa av dessa metoder är baserade på DFT-beräkningar som visar ett sätt att använda DFT-beräknade data för Calphad-modellering.