1第一章冶金反应的方向与限度讲解课件

第一章冶金与材料制备反应的方向与限度第二章冶金熔体热力学性质第三章铁液组元活度相互作用系数第四章多元系相平衡与相图第五章熔渣的物理化学性质及模型第六章热力学参数状态图第七章冶金反应动力学理论及模型冶金及材料物理化学引言

经典热力学是以实验为基础建立起来的原理性理论体系。对这个体系做出重要贡献的学者有：1840年俄国科学家盖斯（Hess）首提含的概念及其计算方法，1842年英国科学家焦耳（Joule）提出了热工当量转换及算法，1847年德国科学家亥姆霍兹（Helmholtz）提出了热力学第一定律，1850年在法国科学家卡诺（Carnot）和克拉贝隆（Clapeyron）的卡诺循环基础上，德国科学家克劳修斯（Clausius）和英国科学家开尔文（Kelvin）共同提出了热力学第二定律，1903年德国科学家能斯特（Nernst）提出了热力学第三定律。对溶液理论1885年英国科学家亨利和1901年法国科学家拉乌尔分别提出了溶液的基本定律。1873年美国科学家吉布斯（Gibbs）和1887年荷兰科学家卢泽布姆（Roozebourm）提出了相平衡和相律。1930年德国科学家普朗克（Planck）系统总结前人的研究成果，撰写了热力学专著，标志着这一学科了分支的建立。引言

冶金及材料热力学是也冶金及材料物理化学的一个重要组成部分，是以实验为基础发展起来的，主要运用热力学基本原理来研究冶金过程及材料制备过程中所涉及物理变化和化学反应宏观规律的知识体系。冶金及材料热力学最重要的应用就是研究化学反应的方向和限度，分析影响反应进行的各种因素，来探讨控制反应向希冀的方向进行的条件，从而探索新工艺、新流程、新方法和新产品，为科学和生产服务。冶金及材料热力学的主要任务有：一是依据热力学第一定律，确定冶金及材料制备过程状态变化所伴生的能量变化，诸如内能、焓、熵和吉布斯自由能等；二是确定冶金及材料制备化学反应的进行的方向和限度；三是确定冶金及材料制备反应的限度和影响因素，以及给定条件下的理论最高产率。引言

冶金及材料热力学的发展系从20世纪初逐渐发展起来的，大致分为：

1925年-1948年为开拓期。问世的十几篇划时代文献，开拓了冶金及材料热力学。其中，美国启普曼（Chipman）测定了CaO-SiO2-FeO三元系中组元的活度，为炼钢炉渣研究提供了主要参数；苏联焦姆金（Тёмкин）和施瓦茨曼（Шварцман）提出了熔渣完全离子溶液模型，为研究熔渣提供了方法。1948年-1970年为发展期。1948年法拉第（Faraday）协会在伦敦召开了第一届冶金物理化学学术会议，有世界著名的冶金物理化学家出席。此阶段氧势图（Ellingham-RichardsonDiagram），溶液组元活度计算的达肯（Darken）法和吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem）方程，希尔德布兰德（Hildebrand）提出的正规溶液模型、古根海姆（Guggenheim）提出准化学溶液模型等，都发展了新的理论。1970年以后为深化期。固体电解质的应用被誉为冶金及材料制备发展史上奇迹，它开创了用固体电解质浓差电池系统地测定冶金及材料制备体系热力学参数的新纪元。此后，热力学数据评估与预测，相图计算，智能化冶金及材料热力学数据库的出现于日臻完善，从理论到实际应用都进入了深化研究的新阶段。引言

冶金及材料物理化学基于经典热力学原理只研究化学反应的始末状态，预言反应进行的可能性和限度，以及反应进行的途径和步骤，即不考虑反应的速率和机理问题。

热力学适用用于宏观体系，它的基础主要是：热力学第一定律用于研究变化过程的能量转化等问题热力学第二定律用于研究变化过程的方向、限度以及化学平衡和相平衡等问题概言之，冶金热力学研究的主要内容为：冶金反应进行的方向和限度和能量转化问题。本章主要以探讨冶金及材料制备体系中化学反应进行方向和限度为主。第一章冶金与材料制备反应的方向与限度1.1反应焓的计算方法1.1.1焓变的计算方法1.1.2热化学在冶金中的应用1.2化学反应等温方程式1.2.1化学反应等温方程式1.2.2Van’tHoff等压方程1.3化学反应标准吉布斯能变计算方法1.3.1积分法1.3.2盖斯定律的扩展应用1.3.3电化学法1.3.4自由能函数法1.4无机热化学数据库简介1.4.1热力学数据库1.4.2热力学数据库研究发展的现状及趋势冶金热力学的性质和研究内容

将热力学基本原理用于研究冶金过程中化学变化及相伴生的物理现象的学科分支即为冶金热力学

热力学实用于宏观体系，它的基础主要是：热力学第一定律

用于研究变化过程的能量转化等问题热力学第二定律

用于研究变化过程的方向、限度以及化学平衡和相平衡等问题概言之，冶金热力学研究的主要内容为：冶金反应进行的方向和限度和能量转化问题第一章冶金与材料制备反应的方向与限度热力学的局限性热力学是以“状态”和“状态函数”为基础的，不涉及“时间”参量，此特点决定了其局限性：仅能指出某一变化在一定条件下能否发生，若能发生，其方向和限度如何，而无法解释其过程发生的机理，也不可能预测过程实际产量；

仅能预测反应发生的可能性，而不问其现实性；仅能指出反应的方向、反应前后的状态，而不能得出反应过程的速率反应热效应：heateffectofreaction热力学函数：thermodynamicfunction内能：internalenergy

OR

thermodynamicenergy焓：enthalpy1.1冶金反应的焓变计算

研究过程能量转化（主要是过程热效应）的学问称为“热化学”，是热力学第一定律的体现。研究冶金过程热效应的知识称为“冶金热化学”

衡量冶金过程反应热效应的热力学函数是内能和焓焓变的计算是热化学的重要内容高炉冶炼：冶金反应既包含化学过程也包含物理变化，并伴有热效应热风（~1200℃），用热空气的物理热提高燃烧平台碳氧反应，用化学热营造铁矿石还原的温度和氛围转炉冶炼：铁水（~1400℃），用其物理热提高冶炼温度平台Si、C等，用其氧化化学热营造熔炼的温度和氛围这些化学反应或物理过程所及能量转化都符合热力学第一定律1.1.1焓变计算方法1.1.1焓与焓变1.1.1焓与焓变这样，（1-1-3）式可改写为：

即焓（Enthalpy）的定义：焓变1.1.1焓与焓变1.1.2

焓变的主要计算方法—物理热纯物质的物理热一定量均相物质，恒压条件下温度升高1K所吸热量称为热容

若有相变发生，还需要考虑相变焓(热)：

例如，在不考虑固态晶型转化条件下，将1mol

固态物质，从298.15K加热到使其变为气态的温度T，需要吸收的物理热为：1.1.2焓变的主要计算方法—化学反应热与反应焓变该式表示恒压条件下的反应热效应等于体系的焓变化学反应的反应热与反应焓变例如：在恒压条件下，反应：再例：规定：吸热反应，体系焓值增大；放热反应，体系焓值降低！热化学方程式及相关规定化学反应方程式和反应进度A.质量守恒定律（在化学反应中的应用）：参加化学反应的各种物质的总质量一定等于反应后各物质的总质量。B.化学反应计量式或化学反应方程式：根据质量守恒定律，用规定的化学符号和化学式来表示化学反应的式子。反应反应方程式热化学方程式及相关规定热化学方程式及相关规定反应进度只与化学反应方程式的写法有关，而与选择系统中何种物质来表达无关。规定反应进度的

ξ

值统一为正值。例如对化学计量方程：热化学方程式及相关规定D.热化学方程式表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方程式。例如：

m：表示反应进度变化为1mol;

r

：

reaction，表示化学反应；θ：热力学标准态

；T：温度（K）；热化学方程式及相关规定热化学方程式及相关规定1.1.3热化学方程式及相关规定但即：反应的热效应（以及以后涉及的热力学容量性质）具有加和性。在此：热化学方程式及相关规定

这种写法与热力学中以反应焓变值的正、负表示体系吸、放热的规定不对应，又没有反应进度的表示，而且恒压反应热与反应温度、压力有关的事实也没有表示，因此已被废除。1.1.3热化学方程式及相关规定7）正、逆反应热效应的绝对值相同，符号相反，例如：但即：1.1.4

化学反应焓变（热）主要计算方法1）盖斯定律

(Hesslaw)在恒温恒压或恒温恒容条件下，化学反应的热效应（焓变或内能变），仅取决于反应的始末态，而与反应的具体途径无关。即化学反应不论是一步完成还是分为几步完成，反应的焓变（反应的热效应）相同。这就是盖斯定律。盖斯定律不仅仅适用于反应的焓变、内能变，也适用于体系的任何一种容量性质。1.1.4化学反应焓变主要计算方法2）标准摩尔反应焓变的计算一般的化学反应及其反应热可以通过实验直接测定，也可以通过热力学数据通过计算得出。根据标准摩尔生成焓的定义，应用盖斯定律可以导出：化学反应物的标准摩尔反应焓变等于生成物的标准摩尔生成焓的代数和减去反应物的标准摩尔生成焓的代数和。对于一般的化学反应：解：可把上述反应画成下面的过程图。始态：C(s)+O2

终态：CO2AB根据盖斯定律，在恒温恒压条件下，途径A和途径B的的焓变（热效应）相等，即：于是所求为1.1.4

化学反应焓变主要计算方法

由此可见，根据盖斯定律，不但减少大量实验测定工作，而且可以精确计算出难以或无法用实验测定的某些反应的反应热。

更普遍的意义在于，可以通过线性组合的方法，用已知反应的焓变求未知反应的焓变。这种能力需要大家掌握！1.1.4

化学反应焓变主要计算方法例如：凡此种种，不再赘述1.1.4

化学反应焓变主要计算方法8Al(s)+3Fe3O4(s)=

4Al2O3(s)+9Fe(s)解：1）反应的298K标准摩尔反应焓变为：1.1.4化学反应焓变主要计算方法3）由基尔霍夫公式计算反应焓变随温度的变化对于化学反应，基尔霍夫（Kirchhoff）公式可表述为：这就是说，反应的热效应随温度的变化率等于反应的热容差。若反应在TK下进行，且以298K为参考态，对Kirchhoff公式积分，有：1.1.4

化学反应焓变主要计算方法

如果从298K到TK升温过程中有物质的相变，则要以相变温度为界点分段积分，并考虑物质的相变焓。规定生成物的相变焓为正，反应物的相变焓为负。1.1.4

化学反应焓变主要计算方法4）利用相对焓计算化学反应的焓变【例】已知各物质在1100K下的相对焓如下表，试求用氢还原三氧化钨反应在该温度下的焓变。相对焓和标准生成焓WO3(s)WO2(s)W(s)H2(g)H2O(g)76.2857.4920.9923.8430.15-842.91-389.6900-242.46解：由反应及有：求其他反应亦可1.1.4

化学反应焓变主要计算方法5）利用键焓法近似计算生成焓1.1.4

化学反应焓变主要计算方法6）恒压及恒容热容的近似计算1.1.4

化学反应焓变主要计算方法6）恒压及恒容热容的近似计算1.1.4

化学反应焓变主要计算方法6）恒压及恒容热容的近似计算1.1.4

化学反应焓变主要计算方法6）恒压及恒容热容的近似计算1.1.4

化学反应焓变主要计算方法此外，计算化合物的生成焓方法还有：用电负性近似计算无机化合物的标准生成焓

用点阵能近似计算无机化合物的标准生成焓用离子标准生成焓计算化合物的标准生成焓

用平衡常数计算计算化合物的标准生成焓用电池电动势计算化合物的标准生成焓

用溶解焓计算化合物的标准生成焓用燃烧焓计算化合物的标准生成焓请使用时再自行查阅，本章不再赘述。

1.1.5热化学在冶金中的应用（简介）1）炼钢过程元素氧化发热的计算

氧气转炉炼钢是在1600℃附近高温下进行的，热源主要有：（1）兑入的铁水（Hotmetal）1350℃~1400℃，物理热；（2）兑入的铁水中溶解组元[Si]、[C]、[Mn]、[P]、[Fe]等元素的氧化反应放出的化学热。

热量不足的钢水（例如，提钒后的半钢），需要加入炭块等发热元素，补充化学热源；

热量过盈的钢水，需要计算加入铁矿石、氧化铁皮等冷却剂的量，以保证冶炼钢的顺行和化学热和物理热的充分利用

【例】计算氧化[C%]=0.1对钢液熔池温度的提升；添加废的钢冷效果。这是一非等温条件下焓变计算问题。（1）计算溶解碳的氧化放热量1.1.5热化学在冶金中的应用（简介）设[C]大量氧化的开始温度为1400℃，将反应转换到298K，再升至1673K，依盖斯定律，焓变是相等的，即：C1673DH1DH2DH3DH4折合成1kg[C]DH1=-21.34kJ/mol，为溶解热的负值；DH2为物理热DH3=0；DH4为物理热（2）计算氧化[C%]=0.1对钢液熔池温度的提升1.1.5热化学在冶金中的应用（简介）设渣量（Qsl）为钢液量（QFe）的15%；被熔池加热的炉衬耐火材料（QRf）为钢液量（QFe）的10%，忽略其他热损失。已知质量热容（kJ/(kg·K)）：CP钢液=0.837；CP废钢=0.699；CP渣,衬=1.230由此可列热平衡方程故对氧化[C%]=0.1熔池的温升为：（3）废钢等冷却剂的冷却效果即加入1kg废钢吸收的热量设废钢熔点为1773K；熔化焓DfusHm=271.69kJ/mol；钢液温度为1873K由此可列热平衡方程即加入1kg废钢吸收的热量1.2.1

化学反应等温方程式在物理化学中，吉布斯能的全微分可以表述为：该式成为冶金物理化学研究的理论基础，其直接推论是：推得化学反应等温方程式—冶金反应热力学的基础1.2

化学反应的等温方程与吉布斯能变计算推得氧势图及类似图线—揭示生成—离解反应规律对理想气体物质B，由在恒温条件下对压强积分，有代入理想气体状态方程有——理想气体B组元的摩尔吉布斯能，又称B组元标准态下的吉布斯能，。——积分常数，即下的由此可见即：标准吉布斯自由能仅是温度的单值函数，与B的分压无关。对于理想气体反应：这就是化学反应的等温方程式，式中：按反应的吉布斯自由能变为：生成物取“＋”号反应物取“－”号等温方程式可以简写为：令反应的压力商当反应达到平衡，由(A)式，有令反应的平衡常数(A)这就是化学反应等温方程的通式。则有再代入（A）式，有等温方程式的意义——反应进行的方向

按物理化学理论，在恒温恒压条件下，物理过程总是向吉布斯自由能降低的方向进行（DG<0）!

一化学反应，在给定的（恒温恒压）条件下，可类比为一个过程，按自由能理论，要向自由能减小的方向进行，即对于反应：<0，反应正方向可自发进行；=0，反应处于动态平衡；>

0，反应正方向不能自发进行。

也就是说DG是判定恒温恒压条件下反应进行方向的物理量DG反应进行的限度就是反应的动态平衡状态：等温方程式的意义——反应进行的限度由可知DGq——描述反应限度（平衡）的物理量。越负，对应的正反应Kq愈大，正反应可能进行得愈完全；越正，对应的正反应Kq愈小，逆反应可能进行得愈完全；对应的正反应Kq

，反应的可逆性很大。DGq和Kq都仅仅是温度的单值函数！→1连接着标准状态和平衡状态，可以理解为很大时，按等温方程式的意义——反应进行的限度“以反应标准状态下的性质（数据）预示其可及的平衡状态”DGq

不可以代替DG

判定恒温恒压条件下反应进行方向只有当无论怎样改变Jp，都不能使DGq和DG的正负号发生变化，才能用DGq代替DG判定恒温恒压条件下反应进行方向。对于实际冶金体系，建议用DG判定、分析反应！等温方程式的意义——外界条件改变

有时，化学反应的方向不一定是人们所希冀的，可以通过改变外部（环境）条件使这个反应朝着人们希望的方向进行。由等温方程式：即，改变外部（环境）条件，反应的方向也就发生改变，反应本身也就离开平衡状态，向希冀的方向进行。显然，减小值，可以使符号发生与异号这正是人们利用等温方程式最积极有效的内涵所在！等温方程式的意义——多相化学反应等温方程式也可应用于多相反应，广义等温方程如下式参加反应的气态物质仍以其分压来表述；非气态物质以其浓度或活度来表述；标态下或未形成熔体的固态和液态物质的活度为1。称为多相反应的“活度压力商”——参加多相反应固态和液态物质的活度。等温方程式的意义——单位反应进度的吉布斯能变

等温方程式也表示化学反应正方向按化学计量进行单位反应进度的自由能变其中：x—化学反应进度，mol热力学量:下标注m——1mol反应进度；下标注r——化学反应【例】已知下列数据，试分析制取金属镁的条件。（1）Si(s)+2MgO(s)=SiO2(s)+2Mg(g)

解：（2）2CaO(s)+SiO2(s)=Ca2SiO4(s)

但与未加CaO比已大为降低!说明反应（1）在T=1500K时，标准状态下不能正向进行。

如果向体系加入添加剂CaO，相当于将上述反应(1)和(2)相加，可得：

反应(1)在T=1500K时，

在T=1500K时，在T=1500K时，Si(s)+2MgO(s)+2CaO=Ca2SiO4(s)+2Mg(g)如果不仅加入CaO，还抽真空，使反应体系偏离标准状态，处于一个设计的相对真空状态，依等温方程式：说明在此条件下，反应可以正向进行！它体现了人的意志！这就是皮江（Pidgeon）法制取金属Mg的热力学原理1.2.2Van’tHoff等压方程DGq

与温度的关系

可得Gibbs-Helmhotz方程式：在恒压下，可以作不定积分得：DGq

和DG有相同的结果

在恒压下，可以作不定积分得：根据Kirchhoff定律：依根据物质的性质和计算精确度的不同（A）（B）对（B）式进行不定积分，得代回入（A）式且不定积分，得在（C）中（C）另外，可采用定积分方法，以298K为参考态，这样有及用定积分，可推得再由分部积分法得出如果参加反应的物质在积分温度区间有相变，必须考虑相变自由能，并以各物质相变温度为界点分段非连续地进行计算（D）Kq与温度的关系这里考虑了压力对热效应的影响很小，且当近似为常数时，可以积分得到平衡常数和温度的关系说明平衡常数的对数和温度的倒数成线性关系这就是范德霍夫等压方程式ΔH<0，放热反应ΔH>0，吸热反应I

II

1.3

化学反应标准吉布斯能变计算方法

1.3.1定积分法——焦姆金施瓦茨曼（Тёмкин-Шварцман）方程

化学反应标准吉布斯能变有多种方法求算和测定，主要是：定积分法、不定积分法、电化学法、自由能函数法、键能计算法等。由前述Kirchhoff定律：得到反应的标准焓和标准熵因为故其中：

1.3.1定积分法——焦姆金-施瓦茨曼（Тёмкин-Шварцман）方程进而有这就是焦姆金-施瓦茨曼（Тёмкин-Шварцман）方程设：

则：

当反应温度范围内有相变，则须参考相变温度和相变含分段积分：

1.3.1定积分法——焦姆金-施瓦茨曼（Тёмкин-Шварцман）方程其中：

产物相变，相变焓取“+”号

反应物相变，相变焓取“-”号

相变前热容差

相变后热容差

由前述

1.3.2不定积分法——吉布斯-赫姆霍兹（Gibbs-Helmhotz）方程其中：

产物相变，相变焓取“+”号

反应物相变，相变焓取“-”号

相变前热容差

相变后热容差

由前述

这就是吉布斯-赫姆霍兹（Gibbs-Helmhotz）方程上述讨论可以得出DGq与温度的关系式为：由于数据来源不同，精度不等，所以热力学的计算是有误差的，一般冶金反应

在计算要求不高条件下，可以考虑近似。计算误差在已够精确。绝大多数情况下，在一定的温域内，可以用线性回归的方法获得二项式：这就是DGq与温度的关系，是一个线性关系1.3.3DrGq的与T关系——盖斯定律的扩展应用生成物取“+”反应物取“-”——参与反应物质B的标准生成自由能，——反应的标准标准自由能变，式中此法一般要查表，或把作为已知条件给出。【例】试求反应TiO2(s)+3C(石)=TiC(s)+2CO

标准自由能变对温度的关系。

解：对题给反应=2(114400-85.77T)+(-184800+12.55T)-(-941000+177.57T)已知：各物质的标准标准生成吉布斯能列于左表TiO2(s)-941000+177.57TTIC(s)-184800+12.55TCO114400-85.77T即反应TiO2(s)+3C(石)=TiC(s)+2CO

标准自由能变对温度的关系更广义的线性组合法，可以超出标准生成自由能范畴。可以根据盖斯定律，略去中间反应，建立可描述始末两态的线性关系式：仅取决于反应过程的始末状态与中间过程无关因为是状态函数——各反应B的标准生成自由能，——欲求反应的标准标准自由能变，——各反应B间的线性组合系数【例】已知：解：(1)+2×(2)-(3)=x，这是一线性关系，对应的（标准）自由能也有此线性关系，可以进行组合。注意：组合时，各反应式中的物质状态要一致。1.3.4平衡常数法进而有这就是平衡常数法。【例】不同温度下碳酸钙分解的平衡常数如下表，试求平衡常数的温度式及反应自由能变的温度式。解：按已知数据，作图，如下图所示温度/℃800820840860880按图温度/K(1/T)×10410739.32-1.84510939.15-1.51411138.98-1.15511338.83-0.83211538.67-0.371回归法是用最小二乘法求实测点到某线距离d

2最小的方法。在计算技术高度发达的今天，作图法的准确度收到仅是定性分析手段，误差较大电动势法1.3.5电动势法1.3.6自由能函数法自由能函数法+自由能函数法自由能函数法自由能函数法自由能函数法例题自由能函数法例题自由能函数法例题1.4

热力学数据库简介在冶金研究中，存在着工艺参数庞杂、计算过程繁琐、计算精准度较差的情况，甚至得出和实际相悖的结论的。现在计算机在冶金学科中辅助研究、教学和设计已成为可能。CAR（ComputerAidedResearch）CAT（ComputerAidedTeaching）CAD（ComputerAidedDesign）热力学数据库将浩如烟海的热力学参数编制成值型数据库，与热化学理论、计算热力学等知识充分结合，可快速、准确的获得热力学相关数据及图谱资料，实现物性工艺参数的检索、查询与更新，提供热力学计算、相图计算以及图形分析、存储等相关功能平台，从而提高研究效率及准确性，是现代冶金研究的重要辅助工具和研究手段。又根据具体领域的需求，建立了有针对性的热力学数据库系统。例如，在高温熔体、溶液体系、矿物分析、有机化学等方面都幵发了专门的数据库系统1.4.1热力学数据库研究发展状况

热力学数据库的基本功能物质的物性参数、热力学数据及工艺参数的检索、查询和更新维护；各种简单及复杂的热力学计算及分析；各种相图（包括优势区图、平衡图等）图谱的绘制和储存；与人工智能系统集成，从而生产过程进行模拟、预测和控制热力学数据库的基本模块数据库管理模块：检索、修改、添加、删除数据等数据管理功能热力学计算模块：热力学计算、估算和分析，绘制相图帮助模块：为用户提供帮助数据库用户热力学计算分析帮助数据库维护热力学计算热力学估算相图计算修改添加删除检索热力学数据库系统组成图(1)FactSage数据库

FactSage，化学热力学领域中世界上完全集成数据库最大的计算系统之一，创立于2001年，是Fact-Win和ChemSage/SOLGASMIX两个热化学软件包的结合。FactSage可以使用的热力学数据包括数千种纯物质数据库，评估及优化过的数百种金属溶液、氧化物液相与固相溶液、锍、溶盐、水溶液等溶液数据库。这些评估过的氧化物、炉澄、琉等数据库是采用先进的模型技术对文献数据优化的结果，其中包括CRCT所发展的模型。FactSage同时可以使用国际上SGTE的合金溶液数据库，以及TheSpencerGroup，GTT-Technologies和CRCT

所建立钢铁、轻金属和其他合金体系的数据库。同时，FactSage提供了与著名的OLISystemsInc.的水溶液数据库的连接接口。FactSage数据库计算功能强大，用户可以计算多种约束条件下的多元多相平衡条件，计算结果可以以图形或表格的形式输出，还可进行相图、优势区图、电位-pH图的计算与绘制，热力学优化、作图处理等。FactSage6.1主要由数据库模块(Database)、计算模块(Calculate)、处理模块(Manipulate)组成，各模块主要功能见表1.3.1-1.3.3。表1.3.1

数据库模块主要功能Table1.3.1ThemainfunctionsofdatabasemoduleinFactSage名称功能ViewData用来检索各数据库并显示化合物的标准态热力学性质以及列出数据库中包含的溶液相Compound用于用户个人化合物(纯物质)数据库中的数据拷贝，输入，编辑，列出以及存储Solution用于输入、编辑、列出以及保存户个人溶液数据库中的非理想性质表1.3.2计算模块主要功能Table1.3.2Themainfunctionsofcalculatemodule

inFactSage名称功能Reaction用于计算一个或儿个物种的泥合或一个化学反应的热力学：广延量（H,

G,

V,S,

Cp,A）的变化。Predom计算并画出包含1个、2个以及3个金属的等温优势区图，计算所采用的数据来自化合物数据库。EpH可以做出包含1个金属、2个金属或3个金属的复杂体系的等温电位Eh对pH的作图，计算釆用的数据来自化合物数据。Equilib计算给定元素或者化合物反应，尤其是达到化学平衡时各物种的浓度。PhaseDiagram计算、绘制和编辑一元、二元、三元或者多元相图。OptiSage用于从一组特定的实验数据中获得一组互相一致的吉布斯能参数。表1.3.3处理模块主要功能Table1.3.3ThemainfunctionsofmanipulatemoduleinFactSage名

称功

能Results用于‘对Equilib模块(Equi*.resfiles)的一组计算结束输出进行作图及后处理Mixture用于编辑mixtures和streams以作为Equilib模块的输入Figure一个通用作图程序，能够显示、编辑以及处理FactSage中所生成的各种图形及相图(2)HSC化学热力学数据库

HSCCHEMISTRY热力学数据库是芬兰奥托昆普公司于1974开始研发的。HSC的化学热力学数据库提供了一个快速简便的方式来解决化学反应问题。所有的计算均使用自动集成的热化学数据库，其中包括超过15000种化合物，广泛应用于工业，科研和教育。其主要模块及功能见表1.3.4。表1.3.4HSC热力学数据库的主要功能模块Table1.3.4ThemainfunctionsmoduleofHSC模块功能ReactionEquations计算反应方程式的反应热及平衡常数HeatBalances热平衡计算，估算反应所需能量。EquilibriumCompositions基体相数及平衡组成计算模块功能HeatLossCalculator热量损失计算ElectrochemicalCellEquilibriums电化学平衡计算Eh-pHDiagrams电位pH图H,S,CpandEllinghamDiagrams基本热力学数据计算及氧势图绘图LppDiagrams-Stabilitydiagrams绘制优势区恒温图H,S,

CpEstimates估算化学物H,S,

Cp值MineralogyIterations矿物组成元素分析MeasureUnits 计量单位Data-StatisticalAnalysis数据统计分析Geo-Mineralogical

Calculations矿物学计算分析Map-GPS

material

Stock原料需求与储备计算表1.3.4HSC热力学数据库的主要功能模块（续）Table1.3.4ThemainfunctionsmoduleofHSC(3)MTDATA热力学数据库

MetallurgicalandThermochemicaldata(MTDATA)由英国国家物理实验室于上世纪80年代开始开发，库中包括纯物质数据库、溶液数据库、合金数据库、氧化物数据库、陶瓷数据库等，可以实现多元、多相平衡计算、热力学性质检索与计算、多元优势相图及E-pH图计算与绘制，数据库涵盖了冶金、材料、地球化学等多个领域。其子数据库及功能见表1.3.5表1.3.5MTDATA热力学数据库的主要子数据库Table1.3.5Themainsub-databaseofMTDATA数据评名称说明SGTEPureSubstanceDatabaseSGTE纯物质数据序，包含了纯物质及气体在298.15K下的生成始、熵及热容与温度的关系等相关数据与计算。表1.3.5MTDATA热力学数据库的主要子数据库Table1.3.5Themainsub-databaseofMTDATA数据评名称说明SGTEUnaryDatabase包含78种元素的稳态、亚稳态相图模型。SGTEThermalBarrierCoatingSGTE

DatabaseSGTE热障涂层数据，包含ZrOa-GdzOs-YaCVAhCh系统中关于热障涂层的相关计算与应用数据TheNPLAluminumDatabase铝合金相平衡计算数据库TheTCABDatabaseforSteelsTCAB钢数据库TheNPLDatabaseforSolders计算燥接剂及低溶点合金体系的相平衡TheNPLSemiconductor半导体数据库DatabaseTheNPLDiluteSolution铁稀恪液数据库DatabaseforFeNPLSaltsDatabase盐数据库，包含硫酸盐、硝酸盐、亚确酸盐等超过90种二元体系多组成溶液平衡相图TheNPLAqueousDatabase水溶液数据库NPLOxideDatabase氧化物数据库(4)THERMODATA热力学数据库

THERMODATA(ThermochemicalDatabaseonInorganic

Thermo

chemistry)是法国于1976年开始研发的。该数据库包含13000多种化学体系，50000多条参考文献，涉及纯物质、合金、熔盐体系的热力学性质计算以及复杂体系化学平衡的计算及图形绘制。该热力学数据库软件主要包括4个计算模块，6个子数据库，见表1.3.6及表1.3.7表1.6THERMODATA热力学数据库主要计算模块与功能Table1.6ThemaincalculationmodulesofTHERMODATA模块说明COACH热力学基础数据计算模块GEMPLOT计算结果分析模块GEMINI热力学平衡计算模块DIAGRAM图表显示与绘制模块表1.3.7THERMODATA主要的子数据库Table1.3.7Themainsub-databaseofTHERMODATA数据库说明THERMOCOMP热力学数据序，含5000多种无机化合物THERMALLOY热力学仓金数据库，包含800多个二元体系、160个二元体系、20多个四、五元体系NUCLEA核应的热力学数据库MOXMOX燃料数据库NOBLEMETALS 贵金属合金数据库(5)

CSIRO热力学数据库

CSIRO，澳大利亚联邦科学与工业研究组织(Commonwealth

ScientificandIndustrialResearchOrganization)。是澳大利亚最大的国家级科研机构。CSIRO热力学数据库