OBJETIVOS E ALGUMAS LIMITAÇÕES NA DESCRIÇÃO TERMODINÂMICA DE FASES E SISTEMAS ATRAVÉS DO MÉTODO CALPHAD
OBJECTIVES AND SOME LIMITATIONS IN THE THERMODYNAMIC DESCRIPTION OF PHASES AND SYSTEMS USING THE CALPHAD APPROACH
Silva, André Luiz V. da C. e
http://dx.doi.org/10.4322/tmm.00303007
Tecnol. Metal. Mater., vol.3, n3, p.34-40, 2007
Resumo
A descrição das propriedades termodinâmica das fases e, conseqüentemente, dos sistemas termodinâmicos, através de equações é uma das bases do método CALPHAD. Entretanto, no processo de obtenção destas descrições através de equações, dificuldades são freqüentemente encontradas e muitas vezes sanadas de formas pouco proveitosas para o objetivo final. Assim, por exemplo, a tentativa de descrever com muita precisão (aparente) os dados disponíveis na literatura sobre determinada fase ou sistema tem levado a descrições CALPHAD que terminam não tendo utilidade prática além da geração de uma publicação ou de permitir reproduzir um diagrama de equilíbrio de fases. Neste trabalho são resumidos os objetivos do método CALPHAD e suas limitações, ressaltando alguns aspectos importantes na solução das dificuldades encontradas na descrição termodinâmica de fases e sistemas. Discutem-se as causas e as soluções para estas limitações (mesmo as praticamente inviáveis) e abordam-se os riscos de se adotar soluções ‘’simplistas’’ para as situações encontradas.
Palavras-chave
Termodinâmica computacional, Modelamento matemático, Método CALPHAD, Diagrama de fase
Abstract
Describing the thermodynamic functions of phases using equations is the basis of the CALPHAD method. However, during the process of obtaining these equations, some common difficulties can be found. Frequently the way these problems are solved is not the best if the maximum benefit of the CALPHAD method is desired. Thus, for instance attempts of reaching a very high apparent precision in describing the available data can lead to CALPHAD descriptions that have no additional use beyond being published or re-drawing the original phase diagram on which it is based. It the present work the objectives of the CALPHAD method, and its limitations are summarized, as well as some important issues in solving the difficulties encountered in describing the thermodynamics of a system. Ways of avoiding these pitfalls are presented and discussed as well as the risks resulting from not observing these precautions.
Keywords
Computational thermodynamics, Mathematical modeling, CALPHAD, Phase diagrams
References
1 KUBASCHEWSKI, O. With one auspicious and one dropping eye. CALPHAD, v. 8, n. 4, p. 355-358, Oct.- Dec.1984.
2 SCHMID-FETZER, R.; ANDERSSON, D.; CHEVALIER, P. Y.; ELENO, L.; FABRICHNAYA, O.; KATTNER, U. R.; SUNDMAN, B.; WANG, C.; WATSON, A.; ZABDYR, L.; ZINKEVICH, M. Assessment techniques, database design and software facilities for thermodynamics and diffusion. CALPHAD, v. 31, n. 1, p. 38-52, Mar. 2007.
3 ANSARA, I. Thermodynamic modelling of solution phases and phase diagram calculations. Pure and Applied Chemistry, v. 62, n. 1, p. 71-78, Feb. 1990.
4 KAUFMAN, L.; BERNSTEIN, D. H. Computer calculation of phase diagrams: refractory materials. New York: Academic Press, 1970. v. 4.
5 DINSDALE, A. T., SGTE data for Pure Elements. CALPHAD, v. 15, n. 4, p. 317-425, oct.-dec. 1991.
6 Costa e Silva, A. Representação de dados termodinâmicos de soluções em siderurgia. In: Congresso Anual da ABM, 51., 1996. Porto Alegre. Anais…, Sao Paulo: ABM, 1996. 1CD.
7 HILLERT, M.; STAFFANSSON, L.-I. The regular solution model for stoichiometric phases and ionic melts. Acta Chemica Scandinavica,. v. 24, p. 3618-3626, 1970.
8 HILLERT, M.; JANSSON, B.; SUNDMAN, B.; AGREN, J. A two-sublattice model for molten solutions with different tendency for ionization. Metallurgical Transactions A, v. 16a, n. 2, p. 261-266, 1985.
9 GAYE, H.; WELFRINGER, J. Modelling of the thermodynamic properties of complex metallurgical slags. In: International Symposium on Metallurgical Slags and Fluxes. 2., 1984. Lake Tahoe, Nevada: TMS-AIME, 1984. p. 357-75.
10 FABRICHNAYA, O.; COSTA E SILVA, A.; ALDINGER, F. Assessment of thermodynamic functions in the MgO-Al2O3- SiO2 system. Zeitschrift fur Metallkunde, v. 95, n. 9, p. 793-805, 2004.
11 ANSARA, I. Prediction of thermodynamic properties of mixing and phase diagrams in multi-component systems. In: symposium held at Brunel University and the NPL 1971. London. Proceedings… London: Her Majesty’s Stationery Office, 1971. p. 403-30.
12 ANSARA, I.; BERNARD, C.; KAUFMAN, L.; SPENCER, P. A comparison of calculated phase equilibria in selected ternary alloy systems using thermodynamic values derived from different models. CALPHAD, v. 2, n. 1, p. 1-15, 1978.
13 PELTON, A. D. A general “geometric” thermodynamic model for multicomponent solutions. CALPHAD, v. 25, n. 2, p. 319-328, June 2001.
14 TUFTE, E. R. The visual display of quantitative information. Cheshire, Conn.: Graphic Press, 1983.
15 SUNDMAN, B.; JANSSON, B.; ANDERSSON, J.O. The Thermo-Calc databank system. CALPHAD, v. 9, n. 2, p. 153‑190, Apr.-June 1985.
16 FERRO, R.; CACCIAMANI, G.; BORZONE, G. Remarks about data reliability in experimental and computational alloy thermochemistry. Intermetallics, v. 11, n. 11-12, p. 1081-94, 2003.