第三部分: Phase Lab软件操作¶

3.1 定义计算体系¶

在进行热力学计算之前，须加载热力学数据库文件。用户根据实际计算需求，加载Fe基等数据库或自定义数据库进行相平衡与热力学性质的计算。数据库加载成功后，在System Definer下会显示当前加载数据库元素与相的基本信息。如图3-1所示，Fe基热力学数据库加载完成以后，会在软件界面上显示：

Fe基数据库中所有可参与计算的元素(Fe、C、Cr、Cu、Mg、Mn、Mo、Nb、Ni、Si、Ti、V)，这些元素以紫色框标识，处于“可编辑”状态，并默认全部选中参与计算；其余元素处于“不可编辑”状态，不可参与计算；
Fe基数据库中的所有可参与计算的相，这些相处于“可编辑”状态，并默认全部选中参与计算。

图3-1 Phase Lab软件Fe基数据库与基本信息演示

用户成功加载热力学数据库(以Fe基数据库为例)，即可定义计算体系，即：

定义计算组元：单击不参与计算的元素即可从计算体系中删除，并在软件界面“Selected elements”上会实时更新当前选中的所有元素信息；
定义计算相：在定义计算组元后，软件会根据定义的体系从Fe基数据库中筛选所有相关联的相，这些相默认全部选中参与计算。若用户想要删除某些相，单击相名称即可完成操作，并在软件界面“Selected Phases”上会实时更新当前选中的所有相的信息。

图3-2 Phase Lab软件定义计算体系与相。(Fe基热力学数据库，定义Fe-Cr-Mn-C体系)

点计算允许用户进行多组元系(计算组元不设限制)中单点相平衡以及熵、焓、Gibbs自由能等热力学性质的计算。当用户加载热力学数据库并定义体系以后，可在Calculation下点击Point进入点计算界面，并设置对应计算条件，即：

图3-3 Phase Lab软件点计算界面与条件设置。(Fe基热力学数据库，Fe-Cr-Mn-C体系)

该功能允许用户在多元体系(计算组元不设限制)计算沿着某一条线(温度或成分)变化过程中的相平衡或熵、焓、Gibbs自由能等热力学性质。当用户加载热力学数据库并定义体系以后，可在Calculation下点击Line进入线计算界面，并设置对应计算条件，即：

轴变量选择与设置：根据计算需求，可将压强、温度、成分设为轴变量进行计算。双击某个变量名(或将该变量名拖拽到界面右侧箭头区域)，即可将其设为轴变量进行计算，同时在表格中设置轴变量的计算范围与步长。
其余参量设置：除以上轴变量外，其余参量均作为常量进行计算，并在表格中输入对应的参数值。
计算初值设置：根据设置的轴变量，在计算区间内选择某点作为初值即可。

图3-4 Phase Lab软件线计算界面与条件设置演示。(Fe基热力学数据库，Fe-Cr-Mn-C体系，温度作为轴变量，范围为300 K-2000 K，步长为10 K)

图3-5 Phase Lab软件线计算界面与条件设置演示。(Fe基热力学数据库，Fe-Cr-Mn-C体系，X(C)作为轴变量，范围为0-0.10 mol，步长为0.001 mol)

当前该功能只允许用户进行二元系相平衡计算。当用户加载热力学数据库并定义体系以后，可在Calculation下点击2D Section进入面计算界面，并设置对应计算条件，即：

轴变量设置：根据计算需求，同时添加成分与温度作为轴变量1和2进行计算，即分别双击变量名(或将该变量名拖拽到界面右侧箭头区域)将其添加到坐标轴区域，在表格中设置轴变量的计算范围与步长。
常量设置：除以上轴变量外，其余参量均作为常量进行计算，并在表格中输入对应的参数值。
计算初值设置：根据设置的轴变量，在相区内选择某点作为计算初值，同时给定该点的成分和温度坐标。当前针对二元系相图计算，Phase Lab 软件给定了不同体系的计算初值，并在面计算模式下自动加载这些初值点；用户也可根据实际计算需求，自定义初值点进行计算。

图3-6 Phase Lab软件面计算界面与条件设置演示。(Fe基热力学数据库，Fe-Mn二元系体系，X(Mn)作为轴变量1，范围为0-1 mol，步长为0.01 mol；温度作为轴变量2，范围300 K-2500 K，步长10 K)

当前该功能主要用于计算三元系的等温截面相图。当用户加载热力学数据库并定义体系以后，可在Calculation下点击Isothermal进入等温截面计算界面，并设置对应计算条件，即：

轴变量设置：根据计算需求，双击变量名(或将该变量名拖拽到界面右侧箭头区域)将其添加到坐标轴区域(逆时针添加)，在表格中设置轴变量的计算范围与步长。
常量设置：除以上轴变量外，其余参量(温度、压强)均作为常量进行计算，并在表格中输入对应的参数值。
计算初值设置：根据设置的轴变量，在相区内选择某点作为计算初值，同时给定该点的成分坐标。当前针对三元相图等温截面，Phase Lab 软件给定了部分体系的计算初值，并在该计算模式下会自动加载这些初值点；用户也可根据实际计算需求，自定义初值点进行计算。