[发明专利]基于相场法的CALPHAD自由能提取方法和装置

说明书

本发明揭示了一种基于相场法的CALPHAD自由能提取方法和装置。该方法包括：读取TDB文件以生成关键词类，关键词类包括元素类、函数类、参数类、以及相定义类；根据设定的相场模拟温度和关键词类，计算TDB文件中各相在模拟温度下的定义函数；根据设定的相场模拟的相名称和关键词类，在各相中提取匹配相的定义函数；根据接收的相场模拟的相组分以及匹配的相的定义函数，计算匹配相的自由能。本发明的优点包括通过将TDB文件中的关键词类进行提取归类，在需要进行相场模拟时，直接寻找对应的相的定义函数进行计算，可移植性好，计算效率高，适合高通量相场模拟计算。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种基于相场法的CALPHAD自由能提取方法和装置。

背景技术

在材料的理论计算领域，相场法作为介观尺度的模拟方法，不必追踪界面就能模拟材料多晶多相的组织结构演化现象，在金属和陶瓷等各类材料的微观组织演化研究方面有着广泛应用。然而，为了将相场法应用到各类材料中，一个关键的前提输入数据是材料各相的热力学自由能及其化学势信息。对于热力学自由能数据而言，最常用的方式是CALPHAD法，这种方法能够在满足相图的基础上给出各相的自由能方程。

常用的CALPHAD软件是著名的热力学计算软件Thermo-calc，其存储文件格式为*.TDB。传统的相场计算，只能手动输入各相的自由能形式，其效率低下，容错性和可移植性差。为了实现高通量的相场模拟计算，需要从大量TDB中提取所需的各相自由能和化学势信息。

发明内容

本发明一实施例提供一种基于相场法的CALPHAD自由能提取方法，用于解决现有技术中CALPHAD软件只能手动输入各相的自由能形式，效率低下，容错性和可移植性差，不适合高通量相场模拟计算的问题，包括：

读取TDB文件以生成关键词类，所述关键词类包括元素类、函数类、参数类、以及相定义类；

根据设定的相场模拟温度和所述关键词类，计算TDB文件中各相在所述模拟温度下的定义函数；

根据设定的相场模拟的相名称和所述关键词类，在所述各相中提取匹配相的所述定义函数；

根据接收的相场模拟的相组分以及所述匹配的相的定义函数，计算所述匹配相的自由能。

一实施例中，所述方法还包括：

计算所述匹配相的自由能对所述相组分的一阶导数，获得所述匹配相的化学势；和/或，

读取TDB文件以生成关键词类，具体包括：

根据所述TDB文件中的语法格式和语法结构生成关键词类。

一实施例中，根据所述TDB文件中的语法格式和语法结构生成关键词类，具体包括：

根据所述TDB文件中的关键词确定语法格式，所述关键词包括ELEMENT、和/或FUNCTION、和/或PHASE、和/或CONSTITUENT、和/或PARAMETER；以及，

根据所述TDB文件中注释符、和/或连续符、和/或不连续符、和/或结束符确定语法结构。

一实施例中，所述方法还包括：

识别所述TDB文件中类FORTRAN语法的数学表达式，并转换成C/C++语法格式，所述数学表达式包括所述函数类。

一实施例中，所述方法具体包括：

将所述TDB文件中连乘符号转换为pow函数、和/或LN函数转换为log函数、和/或EXP函数转换为exp函数。

一实施例中，根据设定的相场模拟温度和所述关键词类，计算TDB文件中各相在所述模拟温度下的定义函数，具体包括：