usando thermo- calc ( até diagramas binários ) (parte 2)
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Usando Thermo- calc ( até diagramas binários ) (Parte 2). Veja o manual e os exemplos ! ( Os exemplos ajudam muito ) André Luiz V da Costa e Silva Roberto R Avillez Flavio Beneduce Ake Jansson Julho de 2014. TC3(e 4) Modo gráfico e modo console. TCC Power user. Modo Gráfico. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1 © 2005,14 André Luiz V. da Costa e Silva
Usando Thermo-calc (até diagramas binários)(Parte 2)
Veja o manual e os exemplos!
(Os exemplos ajudam muito)
André Luiz V da Costa e Silva
Roberto R Avillez
Flavio Beneduce
Ake Jansson
Julho de 2014
2 © 2005,14 André Luiz V. da Costa e Silva
TC3(e 4) Modo gráfico e modo console
TCC Power user
TCC=Modo Console “Mortalidade Infantil”
t
Pro
fici
ênci
a
Modo Gráfico
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O roteiro básico de um cálculo
• Escolher um banco de dados • Definir quais os elementos no seu sistema• Escolher quais as fases possíveis• Definir as condições termodinâmicas (até zero graus de
liberdade!)• Só é possível calcular quando se tem ZERO graus de liberdade (lembrar da
regra das fases de Gibbs)– Aumente o número de condições ou– Fixe (exija!) a presença de mais fases
• Calcular e ver o resultado• Definir o “espaço” a ser amostrado• Apresentar os resultados – Tabela ou gráfico
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Variáveis Termodinâmicas no TC (Veja o manual!!)
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Variáveis termodinâmicas no TC (composição)
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Variáveis termodinâmicas…cont.
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TC3 Modo Gráfico (GUI) e Modo “Console”
Casos “Típicos”
Mudando para Console (TCC)
Onde estou? O projeto no modo GUI
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O modo Console (igual ao TCC)
Mudando para GUI (Grafico)
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Rearrumando as janelas no GUI (Reset Windows)
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Acompanhando o que vai acontecendo (Event Log, GUI)
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Roteiro Básico – O projeto na Interface Gráfica
Escolha o Banco de Dados
Escolha os Elementos
Alguma fase “indesejada” Rejeite ou “Dormant”
Estabeleça as condições termodinâmicas
Calcule um (ou o) equilíbrio
Repita os cálculos, variando uma ou mais condições (Axis definition)
Escolha a melhor representação gráfica
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Criando e avançando em um projeto no modo Gráfico (1)
Botão direito do mouse
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Criando e avançando em um projeto no modo Gráfico (2)
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Exemplo – Binário Fe-Cr (1)- via “template”
Clicar no template escolhido
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O projeto e seus “símbolos” – Escolha dos elementos
Não executado e/ouMal definido
Elementos, banco de dados e cálculo escolhidos
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Dois caminhos
• Calculate PHASE DIAGRAM e depois PLOT RENDERER, PERFORM• Direto PLOT RENDERER PERFORM
Executando!
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O resultado
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O cursor informa o que foi calculado
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Zoom é “fácil”: Clique e puxe, clique e “empurre” (!)
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Explorando o “Plot Renderer”
Conodos Cores e linhas no gráfico
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Curvas de Energia Livre composição
Como identificar o estado de referência de G?
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O “ZERO” das funções de Energia
h hm
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O zero de entalpia é escolhido, normalmente, como sendo a fase mais estável da elemento puro, a temperatura de 25 oC (298.15K) e pressão de 1 atm. Este estado é chamado SER (Standard Element Reference).
H HFeSER
FeCCC K atm , . ,298 15 1 0
Assim, para o Ferro, por exemplo:
Estado de “referência” SER para os elementos puros
Dinsdale, A. T. 1991. “SGTE data for Pure Elements.” CALPHAD 15 (4): 317-425.
Matematicamente, todas as expressões de G, no Thermo-calc deveriam ser, portanto:
SERFeFe HG
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Funções de Energia e seu Zero
• Qual o “zero” da funções de Energia?– Standard Element Reference: SER. Fase mais estável, do
elemento puro, a 298,15K e 1 atm.– Ex: (Fe, CCC), (Oxigenio, gás), (Ni, CFC) etc.
• TODAS as funções de Energia (G,H, potencial químico) são referidas a SER exceto se definido de outra forma, explicitamente.
• Matematicamente, todas as expressoes de G, no Thermo-calc deveriam ser, portanto:
SERFeFe HG
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Observando G no Fe-Cr, 600C, modulo BINARIO (BCC ou SER)
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Observando G no Fe-Cr, 600C, modulo BINARIO (BCC ou SER)
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Atividades
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Exemplos de Aplicação – Transformações
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Exemplo – Binário Fe-C (2)- manual
• Começar um novo projeto
• Montar o projeto que precisamos para o Fe-C (podia ser o Fe-Cr, é claro!!)– System definer– Equilibrium Calculator– Plot Renderer
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(1) Criar no projeto: System Definer
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No System Definer
Banco de Dados
Elementos (Fe, C)
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(2) Criar no Projeto: Equilibrium Calculator
Right click
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O Equilibrium Calculator
Condições para um primeiro equilibrio, simples
Condições para um primeiro equilibrio, simples
Eixos
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Calculo de Equilibrio (no Equilibrium Calculator)
• Estando no no SIMPLIFIED mode, o TC escolhe as variáveis termodinâmicas que se pode usar
• A alternativa é o modo ADVANCED
• O TC precisa de um equilíbrio inicial (que pode ser o único que queremos calcular) ou para poder variar as “variáveis” do espaço termodinâmico que vamos amostrar – (CUIDADO: O TC chama de EIXOS, mas NÃO SÃO,
necessariamente, os eixos do GRAFICO, sempre!!)
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Axis definition (no Equilibrium Calculator)
Define qual(is) variável(eis) termodinâmica(s) será(ão) variadas (comando DO!)
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(3) Criar no Projeto: Plot Renderer (para ver os resultados!)
Right click
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Plot Renderer (acertar os eixos para %C e T manter a escala está em Automatic)
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Executar o projeto (Se tudo está ok!)
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O diagrama Fe-C
ZOOM!
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E o diagrama Meta-estável Fe-C???
• Um sistema é meta-estável em relação a uma ou mais fases que seriam estáveis mas são “impedidas” de formar.
• No Thermo-calc– Des-selecionar a fase no System Definer (OU)– Escolher o Status Dormant
– Fase des-selecionada, DESAPARECE (não é lida do banco de dados)
– Fase Dormant é calculada mas não “forma”
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Criar o diagrama Fe-C metaestável e comparar com o estável
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Selecionar elementos (e as fases?)
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Controlar as fases (GRAPHITE e DIAMOND, Dormant)
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Um novo “sucessor” para calcular este equilíbrio
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Colocando no mesmo gráfico!
O PLOT RENDERER 1 DEVE RECEBER UM NOVO PREDECESSOR !!
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Dois equilíbrios em um mesmo gráfico
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Mudar a escala por ZOOM ou na PLOT RENDERER
49 © 2005,14 André Luiz V. da Costa e Silva
E a atividade do carbono? É possível ver?
• No SYSTEM Definer se define o estado de referência de cada COMPONENTE.
• O default é “SER”
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Calculando a Atividade
• O Thermo-calc sempre calcula o potencial químico e a atividade.
• Nem sempre o estado de referência é o que estamos acostumados…. O default é SER!!!!
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E a atividade do carbono no Fe-C? É possível calcular?
• No System Definer se define o estado de referência de cada COMPONENTE.
• Lembre que o default é o estado “SER”
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Definindo um estado padrão mais usual para a atividade
Sem novidades no Equilibrium Calculator
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Preparando o Plot Renderer para Atividade do C
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Quando se plota dois potenciais termodinâmicos, 2-fases LINHAS e 3-fases PONTOS (lembre-se de P,T, por exemplo!)
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G Minimization and Equilibrium State - Evitando mínimos locais!! UM PARENTESIS IMPORTANTE!!
Stable
Unstable
MetastableMetastable
Unstable
0
,,
i
im
x
G
xPTGNG
n)1,(i ...
)(
21
1
1
iii
n
j j
mijmi x
GxGj
XCr
Gm
Fe Cr
Fcc
Sigma
Bcc
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A opção “Global minimization”
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Fim da Parte 2
Agradecimentos e apoios
Projeto: “Síntese, Processamento, Modelagem e Caracterização de Óxidos Funcionais” – Faperj Processo E-26/110.558/2010
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Regras das Fases- Graus de Liberdade Condições de Equilíbrio
• Em equilíbrio, todos os potenciais termodinâmicos tem de ser iguais em todas as fases.
nnn
bbb
aaa
PPP
TTT
...
.
.
...
...
...
...
nnnnn kzlzcybxa
kzlzcybxa
kzlzcybxa
kzlzcybxa
....
.....
....
....
....
33333
22222
11111
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Regras das Fases- Graus de Liberdade Regra das Fases (Phase Rule)
nnn
bbb
aaa
PPP
TTT
...
.
.
...
...
...
...
(P-1) equations
(C+
2)
lines
Number of Equations:(C+2)(P-1)=CP+2P-C-2
Number of Variables:(C-1)P composition variablesP temperaturesP pressuresCP-P+2P=CP+P variables
Variables-Equations= Degrees of FreedomCP+P-( CP-C+2P-2)=FC-P+2=F
60 © 2005,14 André Luiz V. da Costa e Silva
Regra das Fases- Visão “Computacional”
C-P+2=F
Se não fixarmos nenhuma fase, a priori, é preciso definir C+2 condições para poder calcular um equilíbrio.