10095

بررسي پايداري ترموديناميكي فاز γ در محدوده Invar (سامانه Fe-Ni) با استفاده از روش عددي CALPHAD

كارشناسي

مهندسي مواد و متالورژي - توليد و فرآوري فلزات

1404

دكتر مسعود گودرزي، دكتر حسين آقاجاني

1404/08/26

دانشكده مهندسي مواد و متالورژي

Thermodynamic Stability Analysis of γ Phase in the Invar (Fe-Ni System) using the CALPHAD Computational Approach

در اين پژوهش، پايداري ترموديناميكي فاز γ در آلياژهاي Invar در سامانه Fe–Ni با استفاده از رويكرد CALPHAD مورد بررسي قرار گرفته است. اينوار به‌عنوان آلياژي با ضريب انبساط حرارتي بسيار پايين، ناشي از برهم‌كنش پيچيده بين ساختار الكتروني و رفتار مغناطيسي شناخته مي‌شود. به‌منظور تحليل اين پديده، انرژي آزاد گيبس فازهاي γ (FCC) و α (BCC) در محدوده تركيبي 25 الي 45 درصد اتمي نيكل و در گستره‌اي از دما محاسبه شد. براي انجام محاسبات، از داده‌هاي يوناري پايگاه SGTE، مدل Redlich–Kister براي ترم اضافي و مدل مغناطيسي Inden–Hillert–Jarl به‌منظور لحاظ كردن سهم مغناطيسي استفاده گرديد. محاسبات عددي با بازنويسي معادلات CALPHAD در محيط Python و همچنين با بهره‌گيري از نرم‌افزار Thermo-Calc (نسخه آموزشي و ديتابيس FeDemo) انجام شد. نتايج نشان داد كه در محدوده‌ي اينوار، اختلاف انرژي آزاد گيبس بين γ و α كوچك بوده و در دماهاي زير دماي كوري، پايداري γ به‌طور محسوس افزايش مي‌يابد. محاسبات دماي كوري نيز روند افزايشي Tc با افزايش درصد نيكل در ناحيه 25 الي 45 درصد اتمي نيكل را نشان داد و با داده‌هاي تجربي و نتايج پژوهش‌هاي پيشين مقايسه شد. در نهايت، مقايسه نتايج محاسباتي با داده‌هاي تجربي و مدل‌هاي پيشين (از جمله Xiong و Chuang) نشان داد كه مدل‌سازي حاضر مي‌تواند پايداري ترموديناميكي فاز γ (FCC) را با دقت قابل قبولي توصيف كند. اين نتايج ضمن تأييد نقش كليدي سهم مغناطيسي در پايداري γ (FCC)، مي‌تواند مبناي توسعه مدل‌هاي دقيق‌تر و بررسي‌هاي تكميلي در سيستم‌هاي آلياژي مشابه قرار گيرد.