稀土合金熱力學數據庫的開發及其在材料設計中的應用

王婷婷 內蒙古科技大學／包頭西土研究所

喻大華 內蒙古科技大學

隋意 包頭稀土研究院

稀土合金熱力學數據庫的開發及其在材料設計中的應用

王婷婷 內蒙古科技大學／包頭西土研究所

喻大華 內蒙古科技大學

隋意 包頭稀土研究院

在現代社會當中，稀土合金的作用越來越明顯，給社會的經濟發展帶來了巨大的推動作用，因此在此種情況下，就需要充分的對稀土合金的熱力學進行研究，在材料設計的過程當中和現階段的數據庫技術進行實現連接，最終實現對稀土熱力學的詳細分析。在本文當中首先對稀土化合物進行了概述；其次對在稀土合金化合物的基礎上進行建立的數據庫做出了分析和研究；最后對稀土合金化合物熱力學在材料設計當中的應用進行了研討。

稀土合金 熱力學 數據庫 材料設計

隨著我國經濟的不斷發展，我國的資源需求也在不斷的提升，因此在我國的不斷發展當中，需要對我國的資源進行全方位的利用。在我國的稀土資源當中，占據著相當重要的地位，因此需要在不斷的挖掘研究當中和現代化的數據庫技術進行結合，從而實現對其材料的相關設計，保證稀土合金資源可以得到充分的利用，推動我國經濟的不斷發展。

1 稀土化合物

在稀土化合物的表示當中，元素是元素周期表中錮系等種元素總稱。其中稀土可以說是典型的金屬元素，其中的金屬活潑性是僅次于堿金屬和堿土金屬元素的，但是要比其他金屬元素活潑。另外，在稀土元素的應用當中，可以充分的和氮、碳、磷等化學元素等發生反應并且易溶于鹽酸、硫酸和硝酸中。在此種情況下，稀土元素及其化合物具有許多優異的獨特性質、如磁學性質、光學性質、電性質、核性質、化學性質等，因此在應用方面得到了廣泛的應用，比如電子、信息、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、環保、農業等領域。

2 稀土合金化合物數據庫設計

在進行稀土合金化合物的數據庫設計當中，需要對稀土合金化合物相關特性做出全面的了解和分析，最終通過對數據的分析和研究，來進行預測和模型的模擬計算，為之后的稀土合金的化合物提供相當可靠的理論研究和必要的數據基礎。其中根據稀土以及其合金化合物的相關特點以及應用范圍等，對數據庫進行研發，可以分為五個方面的內容，分別是稀土熱力學數據庫，可以提供熱力學數據；稀土物理性質數據庫，可以提供電、磁、聲、光方面的性能數據；稀土結構數據庫，可以提供晶格參數、結晶形態等結構參數；稀土相圖數據庫，可以提供平衡圖等相關相圖；稀土工藝參數數據庫，可以提供提煉、提純以及重要稀土材料及其典型化合物的制備工藝流程、工藝參數。在對數據庫的框架設計當中，根據實際的情況分為數據查詢、數據維護、數據計算、數據的繪制以及過程的模擬等，其中數據庫框架如圖1所示。

圖1 數據庫框架示意圖

在熱力學當中，可以實現冶金化學過程研究，提供了主要的實踐理論。并且由于其獨特性，從而可以為冶金和化學過程的研究提供相當嚴謹的理論基礎。在現實生活當中，需利用熱力學進行研究的地方也是很多，因此需要利用數據庫來實現對數據的相關存儲。

3 稀土合金化合物熱力學在材料設計當中的應用

在數據庫的設計當中，利用到多層體系結構的設計，主要是對模式的綜合應用，并且可以實現在模式的基礎上進行機制的研究，在本文當中，對三層模式的體系結構進行逐漸轉換成為多層體系結構，如圖2所示。

圖2 多層體系結構示意圖

在對熱力學進行研究的時候，需要科學的把握方向和限度，從而對各種的因素造成的影響反應進行研究。在對稀土合金化合物的材料設計和研究過程當中，需要保持多種元素和所相的體系支撐，保證參與到其中的物質的存在形式主要是溶液或熔體的形式存在。因此在進行稀土合金化合物數據庫的研究當中，需要充分的對某一種物質的單質或者化合物在某一種形態之下做形成的熱力學數據參數進行計算，并且還要對其中的能量轉換和傳遞進行充分的研究。

在進行數據庫數值的計算當中，首先利用計算機來對用戶給出的資料進行判斷，從而才能實現根據用戶的要求進行相對應的熱力學的數據計算，最終在化學反應的原理下保持平衡的狀態，實現最外層電子反應物之間的得失總數相等的轉臺。在對數據庫的詳細模塊的設計當中，保證其在實際應用的基礎上進行實現，從而對稀土合金化學物的相關參數做出全方位的了解計算和存儲。

綜上所述，熱力學屬于一種對自然現象進行總結的一門學科，需要對冶金以及化學過程進行充分的理論研究，因此在熱力學的研究當中應用到了很多相關的數據，在此種情況下，就需要建立起稀土合金熱力學數據庫，來充分的發揮我國稀土資源的優勢，最終實現推動我國的稀土工業的發展目標。

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