محاسبه نمودارهای فازی با استفاده از الگوریتم "جارویس"

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسنده

استادیار گروه مهندسی مواد و پلیمر دانشگاه حکیم سبزواری

10.22034/frj.2021.292120.1137

چکیده

نمودارهای فازی یکی از ابزارهای اصلی در طراحی آلیاژهای مهندسی هستند. محاسبه نمودارهای فازی با استفاده از ترمودینامیک محاسباتی در دهه های گذشته مورد توجه ویژه دانشمندان حوزه مواد بوده است. تلاشهای انجام شده در چند دهه گذشته، منجر به توسعه الگوریتمهای مختلفی جهت محاسبه نمودارهای فازی شده است. با این حال بسیاری از الگوریتمهای ارائه شده یا بسیار پیچیده هستند و یا در محاسبه نمودارهای فازی محدودیت هایی دارند. هزینه محاسباتی بالا، خطا در محاسبه نواحی شامل شکاف حلالیت و عدم توانایی در تفکیک تعادل شبیه پایدار از تعادل پایدار تنها بخشی از محدودیتهای الگوریتمهای موجود برای محاسبه نمودارهای فازی هستند. از این رو بهینه سازی الگوریتمهای موجود و یا توسعه الگوریتمهای جدید جهت محاسبه نمودارهای فازی همواره مورد توجه دانشمندان بوده است. در تحقیق حاضر امکان استفاده از الگوریتم جارویس جهت محاسبه نمودارهای فازی مورد بررسی قرار گرفته است. الگوریتم جارویس یک الگوریتم شناخته شده در هندسه محاسباتی جهت محاسبه پوش محدب است. نتایج نشان داد که الگوریتم پیشنهادی می تواند به خوبی جهت محاسبه نمودارهای فازی مورد استفاده قرار گیرد. سادگی پیاده سازی و هزینه محاسباتی پایین از ویژگیهای الگوریتم پیشنهادی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  1. Changkang C., Phase diagram and its application to the crystal growth of high Tc oxide superconductors, Progress in Crystal Growth and Characterization, 1998, 36, 1–97.
  2. Chang Y.A., Chen S., Zhang F., Yan X., Xie F., Schmid-fetzer R., Oates W.A., Phase diagram calculation: past, present and future, Progress in Materials Science, 2004, 49, 313–345.
  3. Schmid-Fetzer R., Phase diagrams : The beginning of wisdom, Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 2014, 35, 735–760.
  4. Ying Y., Bewlay B.P., Shuang-lin C., Chang Y.A., Application of phase diagram calculations to development of new ultra-high temperature structural materials, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2007, 17, 1396–1404.
  5. Zhao J.C., Methods for Phase Diagram Determination, Amsterdam, 2007.
  6. Lukas H.L., Fries S.G., Sundman B., Computational Thermodynamics: The Calphad Method, Cambridge, 2007.
  7. Van Laar J.J., Die Scmeltz - oder erstarrungskurven bei binaren systemen, wenn die feste phase ein gemish (amorphe feste losung oder mishkristalle) der beiden komponentern ist, Zeitschrift für Physikalische Chemie, 1908, 63, 216–253.
  8. Meijering J.L., Calculation of the nickel-chromium-copper phase diagram from binary data, Acta Metallurgica, 1957, 5, 257–264.
  9. Hillert M., Some viewpoints on the use of a computer for calculating phase diagrams, Physica B+C, 1981, 103, 31–40.
  10. Mallik A.K., Computer calculations of phase diagrams. Bulletin of Materials Science, 1986, 8, 107–121.
  11. Kaufman L., Nesor H., Calculation of superalloy phase diagrams: Part I, Metallurgical Transactions, 1974, 5, 1617–1621.
  12. Kaufman L., Nesor H., Coupled phase diagrams and thermochemical data for transition metal binary systems - I, Calphad, 1978, 2, 55–80.
  13. Kaufman L., Calculation of multicomponent ceramic phase diagrams, Physica B+C, 1988, 150, 99–114.
  14. Hillert M., A Discussion of methods of calculating phase diagrams, Bulliten of Alloy Phase Diagrams, 1981, 2, 265–268.
  15. Lukas H.L., Henig E.T., Zimmermann B., Optimization of phase diagrams by a least squares method using simultaneously different types of data, Calphad, 1977, 1, 225–236.
  16. Lukas H.L., Weiss J., Henig E.T., Strategies for the calculation of phase diagrams, Calphad, 1982, 6, 229–251.
  17. Sundman B., Jansson B., Andersson J.O., The Thermo-Calc databank system, Calphad, 1985, 9, 153–190.
  18. Jung I.H., Van Ende M.A., Computational thermodynamic calculations: FactSage from CALPHAD thermodynamic database to virtual process simulation, Metallurgical and Materials Transaction B, 2020, 51, 1851–1874.
  19. Sundman B., Kattner U.R., Sigli C., Stratmann M., Le Tellier R., Palumbo M., Fries S.G., The OpenCalphad thermodynamic software interface, Computational Materials Science, 2016, 125, 188–196.
  20. Chen S.L., Daniel S., Zhang F., Chang Y.A., Yan X.Y., Xie F.Y., Schmid-Fetzer R., Oates W.A., The PANDAT software package and its applications, Calphad: Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, 2002, 26, 175–188.
  21. Davies R.H., Dinsdale A.T., Gisby J.A., Robinson J.A.J., Martin S.M., MTDATA - Thermodynamic and phase equilibrium software from the national physical laboratory, Calphad: Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, 2002, 26, 229–271.
  22. Fu T., Zheng Z., Du Y., Wang J., Du C., Jin B., Liu Y., A new algorithm to calculate binary phase diagrams, Computational Materials Science, 2019, 159, 478–483.
  23. Chen S.-L., Chou K.-C., Chang Y.A., On a new strategy for phase diagram calculation 1. Basic principles, Calphad, 1993, 17, 237–250.
  24. Shuang-lin C., Chou K., Chang Y.A., On A new strategy for phase diagram calculation 2. Binary systems, Calphad, 1993, 17, 287–302.
  25. Emelianenko M., Liu Z., Du Q., A new algorithm for the automation of phase diagram calculation, Computational Materials Science, 2006, 35, 61–74.
  26. Snider J., Griva I., Sun X., Emelianenko M., Set based framework for Gibbs energy minimization, Calphad: Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, 2015, 48, 18–26.
  27. Piro M.H.A., Simunovic S., Besmann T.M., Lewis B.J., Thompson W.T., The thermochemistry library Thermochimica, Computational Materials Science, 2013, 67, 266–272.
  28. Chen S., Zhang J., Lu X., Chou K., Chang Y.A., Application of Graham scan algorithm in binary phase diagram calculation, Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 2006, 27, 121–125.
  29. Belov G.V., Emelina A.L., Goriacheva V.I., Uspenskaya I.A., Voronin G.F., PhDi — Software package for calculation of binary phase diagrams, Journal of Alloys and Compounds, 2008, 452, 133–135.
  30. Jarvis R.A., On the identification of the convex hull of a finite set of points in the plane, Information Processing Letters, 1973, 2, 18–21.
  31. Preparata F.P., Shamos M.I., Computational Geometry - An Introduction, Springer-Verlag: New York, 1985.
  32. Sunders N., Miodownik A.P., CALPHAD (Calculation of Phase Diagrams): A Comprehensive Guide; pergamon, 1998.
  33. Delsante A., SGTE data for pure elements, Calphad, 1991, 15, 317–425.
  34. Gabriel A., Gustafson P., Ansara I., A thermodynamic evaluation of the C-Fe-Ni system. Calphad, 1987, 11, 203–218.
  35. Nash P., The Cr-Ni (Chromium-Nickel) system, Bulliten of Alloy Phase Diagrams, 1986, 7, 466–476.
  36. Wang J., Lu, X.-G., Sundman B., Su X., Thermodynamic assessment of the Au–Ni system, Calphad, 2005, 29, 263–268.
  37. Huang W., Chang Y.A., Thermodynamic properties of the Ni-Al-Cr system, Intermetallics, 1999, 7, 863–874.
  38. Okamoto H., The C-Fe (carbon-iron) system, Journal of Phase Equilibria and diffusion, 1992, 13, 543–565.

 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 04 تیر 1400
  • تاریخ بازنگری: 28 شهریور 1400
  • تاریخ پذیرش: 28 شهریور 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار