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数据库文件格式

TDB格式

TDB文件组成

  • ELEMENT: 元素,描述元素的原子质量、焓等信息,必需
  • FUNCTION: 函数,描述随温度变化的热力学量,可选
  • PHASE: 相,描述相的点阵个数和点阵占位数量,必需
  • CONSTITUENT: 相组成,描述点阵占位的元素组成,必需
  • PARAMETER: 参数,描述端元或相互作用参数的表达式,必需

ELEMENT, PHASE & CONSTITUENT

ELEMENT 可参考SGTE Pure Element Database (UNARY)的标准化数据。

对于具体的相而言,PHASECONSTITUENTPARAMETER必须同时存在。以AlCoCrFeNiTi为例,

ELEMENT AL FCC_A1                   26.9820     4577.3000   28.3220    !
ELEMENT CO HCP_A3                   58.9330     0.0000      0.0000     !
ELEMENT CR BCC_A2                   51.9960     4050.0000   23.5600    !
ELEMENT FE BCC_A2                   55.8470     4489.0000   27.2800    !
ELEMENT NI FCC_A1                   58.6900     4787.0000   29.7960    !
ELEMENT TI HCP_A3                   47.8800     4810.0000   30.6480    !

PHASE FCC %  1 1 !
CONSTITUENT FCC :AL,CO,CR,FE,NI,TI : !

PHASE FCC % 1 1 ! 说明该相为FCC相,有1个点阵,每个点阵有1个占位。CONSTITUENT FCC :AL,CO,CR,FE,NI,TI : ! 说明该相的点阵占位由Al、Co、Cr、Fe、Ni和Ti组成。

PARAMETER

常见的PARAMETER参数有GLMQMF等,在考虑磁性贡献的情况下还有BMAGNTC等。其中,MQ说明该参数是与原子移动性参数相关的参数。

以AlCoCrFeNiTi为例,其包含端际组元和相互作用参数两部分。

AlCoCrFeNiTi.tdb的端际组元

 PARAMETER MQ(FCC&AL,AL;0) 298.15  -123111.6-97.34*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&AL,CO;0) 298.15  -275359-73.00*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&AL,CR;0) 298.15  -235000-82*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&AL,FE;0) 298.15  -242731.1-104.27*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&AL,NI;0) 298.15  -268381.0-71.04*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&AL,TI;0) 298.15  -284000-59.82*T; 3000 N !

 PARAMETER MQ(FCC&CO,AL;0) 298.15  -172082-28.422*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&CO,CO;0) 298.15  -296542.9-74.48*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&CO,CR;0) 298.15  -235000-82*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&CO,FE;0) 298.15  -301900-76.58*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&CO,NI;0) 298.15  -284169-67.6*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&CO,TI;0) 298.15  -143640-80.85*T; 3000 N !

 PARAMETER MQ(FCC&CR,AL;0) 298.15  -261700-3.71*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&CR,CO;0) 298.15  -254464-91.30*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&CR,CR;0) 298.15  -235000-82.00*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&CR,FE;0) 298.15  -286000-71.9*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&CR,NI;0) 298.15  -287000-64.4*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&CR,TI;0) 298.15  -143640-80.85*T; 3000 N !

 PARAMETER MQ(FCC&FE,AL;0) 298.15  -214000-8.45*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&FE,CO;0) 298.15  -253301-97.97*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&FE,CR;0) 298.15  -235000-82*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&FE,FE;0) 298.15  -286000-79.54*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&FE,NI;0) 298.15  -287000-67.5*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&FE,TI;0) 298.15  -143640-80.85*T; 3000 N !

 PARAMETER MQ(FCC&NI,AL;0) 298.15  -268381.0-71.04*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&NI,FE;0) 298.15  -286000-86*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&NI,CR;0) 298.15  -235000-82*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&NI,CO;0) 298.15  -270348-87.3*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&NI,NI;0) 298.15  -271377.6-81.79*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&NI,TI;0) 298.15  -132849.8-81.79*T; 3000 N !

 PARAMETER MQ(FCC&TI,AL;0) 298.15  -256900-77.83*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&TI,CO;0) 298.15  -287325.6-73.98*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&TI,CR;0) 298.15  -235000-82*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&TI,FE;0) 298.15  -286000-79.55*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&TI,NI;0) 298.15  -276771.3-63.82*T; 3000 N !
 PARAMETER MQ(FCC&TI,TI;0) 298.15  -132849.8-81.40*T; 3000 N !

端际组元 端际组元指的是原子移动性参数中与Al、Co、Cr、Fe、Ni和Ti等元素的自扩散以及杂质扩散相关的参数。其特点是,

  1. 端际组元的参数序数总是为0,即PARAMETER MQ(FCC&AL,AL;0)中的0;
  2. PARAMETER MQ(FCC&X,Y;0)表示考虑FCC X示踪元素的原子迁移速率,此时Y为基体元素,即FCC Y为基体;
  3. PARAMETER MQ(FCC&AL,AL;0)表示示踪元素AlAl基体中的原子迁移速率相关的参数,即Al的自扩散参数;
  4. PARAMETER MQ(FCC&AL,CO;0)表示示踪元素AlCo基体中的原子迁移速率相关的参数,即Al的杂质扩散参数;

一般而言,端际组元参数可通过查询文献报道的自扩散和杂质扩散系数,进而转化得到。当元素的示踪元素不存在或者缺乏可靠的文献报道时,可通过近似方法进行设置。常用方法是: 假设元素的杂质扩散系数与元素的自扩散系数相同。例如,PARAMETER MQ(FCC&AL,NI;0)表示元素ALNi基体中的原子迁移速率相关的参数,可以近似为可以近似为PARAMETER MQ(FCC&NI,NI;0)

特别说明 基于HitDIC软件进行扩散系数计算或进行原子移动性参数评估时,要求用户提供完整所有元素对应的端际组元参数,即PARAMETER MQ(FCC&X,Y;0)中的XY分别为AlCoCrFeNiTi。例如,AlCoCrFeNiTiMo,应该共包含7*7=49个端际组元参数。

相互作用参数 相互作用参数指的是原子移动性参数中与Al、Co、Cr、Fe、Ni和Ti等元素的相互作用相关的参数。其特点是,

  1. 相互作用中元素组成总是有两个或者三个元素,即PARAMETER MQ(FCC&AL,AL,CO;1)中的AL,CO
  2. PARAMETER MQ(FCC&X,Y,Z;order)表示考虑FCC X示踪元素的原子迁移速率,此时YZ为基体中相互作用元素,即FCC Y-Z为基体;order为相互作用参数的序数,order为0时,表述参数的序数为0,order为1时,表述参数的序数为1,以此类推。

特别说明 就高熵合金而言,我们可以根据文献报道查询相应的端际组元参数和二元相互作用参数,然后将剩下二元或三元相互作用参数作为待优化参数。在已知端际组元参数和二元相互作用参数的条件下,我们可以采用hitdic_opt --mock来快速加入待优化参数。例如,

hitdic_opt --mock --tdb=AlCoCrFeNiTi_start.tdb --output=AlCoCrFeNiTi_initial.tdb --phase=FCC --elements=AL,CO,CR,FE,NI,TI --binary=A,1 --crossbinary=A,1