一种用于CALPHAD自动集成建模的热力学数据批量提取方法

本发明涉及材料科学和化学，以及计算机，具体涉及一种用于calphad自动集成建模的热力学数据批量提取方法。

背景技术：

1、mfp(maximal fixed point)计算方法是一种基于量子力学理论和电子结构计算的方法，通过mfp计算方法，能够解析材料的基本物理和化学行为，预测材料的性质和反应，从而获取相图热力学计算所需相关数据(解释说明：相图热力学计算可以简写为calphad，calphad指的是一种计算材料热力学和相图的方法，这种方法结合了热力学理论和计算机模拟技术，可以预测和计算材料在不同温度、压力和成分下的相变行为、相平衡和热力学性质等。)。autocalphad是一个用于相图热力学计算的工具，通过使用autocalphad，可以预测合金的相图、相变温度、相变焓等热力学性质，从而为材料设计和优化提供重要的参考依据。

2、通过mfp计算方法获取的相关数据应用在相图热力学计算时，需要先对相关数据进行计算和处理再输入到autocalphad中进行相关计算，但是在对相关数据进行计算和处理时，目前采用人工计算，计算量大且计算过程相对复杂，对计算资源和专业知识要求高，耗费时间和易计算出错。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于calphad自动集成建模的热力学数据批量提取方法，能够让科研人员简化工作流程，提高工作效率，准确快速获得所需参数，进行相关热力学计算和建模。

2、本发明所采用的技术方案如下：包括以下步骤：

3、s1：读取指定压强和/或温度对应的吉布斯自由能、子合金文件名和/或温度数据；

4、s2：自动批量处理温度、吉布斯自由能和子合金文件名数据，得到热力学参数混合熵和混合焓；

5、s3：批量生成可用于建模的输入文件。

6、作为本发明优选的实施方式，s1包括以下步骤：

7、s101：读取合金文件中所有相文件中单质和合金在指定压强和/或温度下，分别对应的吉布斯自由能和/或温度数据，以及子合金文件名。

8、作为本发明优选的实施方式，s101包括以下步骤：

9、s1011：读取第一个相文件中第一子合金文件内合金在指定温度和/或压强下的吉布斯自由能和/或温度数据，以及第一子合金文件名，当合金文件中第一个相文件中无单质文件，读取与合金文件同级的单质文件内单质在指定温度和/或压强下的吉布斯自由能和/或温度数据；

10、或读取第一个相文件中第一子合金文件内合金在指定温度和/或压强下的吉布斯自由能和/或温度数据，以及第一子合金文件名，当合金文件中第一个相文件中有单质文件，读取第一个相文件中的单质文件内单质在指定温度和/或压强下的吉布斯自由能和/或温度数据；

11、s1012：重复步骤s1011，读取文件中的其余相文件中单质和合金在指定温度和/或压强下的吉布斯自由能和/或温度数据，以及子合金文件名。

12、作为本发明优选的实施方式，s2包括以下步骤：

13、s201：分别对单质和合金的吉布斯自由能单位进行转换；

14、s202：自动批量处理单质和合金分别对应的温度和吉布斯自由能数据，分别得到单质的熵和合金的熵；

15、s203：自动批量处理单质和合金分别对应的温度、吉布斯自由能和熵数据，分别得到单质的焓和合金的焓；

16、s204：自动批量处理单质和合金分别对应的熵和焓，以及子合金文件名，分别得到合金的混合熵和混合焓。

17、作为本发明优选的实施方式，s201包括以下步骤：

18、s2011：单质和合金分别对应的吉布斯自由能单位由电子伏特转换为焦耳，如公式(1)和(2)所示，

19、1 ev＝96.485 kj/mol (1)，

20、1 ev＝96485 j/mol (2)，

21、公式(1)和(2)中，ev为电子伏特的单位，kj/mol以及j/mol为焦耳的单位。

22、作为本发明优选的实施方式，s202包括以下步骤：

23、s2021：自动批量分别对单质的吉布斯自由能与温度，以及合金的吉布斯自由能与温度做差分，分别得到单质的熵、合金的熵，如公式(3)所示，

24、

25、公式(3)中，当s表示单质的熵时，g表示单质的吉布斯自由能，t表示单质的温度，当s表示合金的熵时，g表示合金的吉布斯自由能，t表示合金的温度，为偏微分符号。

26、作为本发明优选的实施方式，s203包括以下步骤：

27、s2031：自动批量分别对单质的吉布斯自由能、温度和熵，以及合金的吉布斯自由能、温度和熵进行处理，分别得到单质的焓、合金的焓，如公式(4)所示，

28、g＝h-t*s (4)，

29、公式(4)中，当g表示单质的吉布斯自由能时，h表示单质的焓，t表示单质的温度，s表示单质的熵，当g表示合金的吉布斯自由能时，h表示合金的焓，t表示合金的温度，s表示合金的熵。

30、作为本发明优选的实施方式，s204包括以下步骤：

31、s2041：自动批量分别对单质的熵和焓、合金的熵和焓，以及子合金文件名进行处理，得到合金的混合熵和混合焓，如公式(5)、(6)和(7)所示，

32、z*10000＝x (5)，

33、y＝1-x (6)，

34、

35、公式(5)、(6)和(7)中，axby表示合金，a表示单质a，b表示单质b，z表示子合金文件名，x表示单质a在合金axby中占的百分比，y表示单质b在合金axby中占的百分比，当e(axby)表示合金的熵(s)时，e(a)表示单质a的熵(s)，e(b)表示单质b的熵(s)，δe(axby)表示合金的混合熵(δs)，当e(axby)表示合金的焓(h)时，e(a)表示单质a的焓(h)，e(b)表示单质b的焓(h)，δe(axby)表示合金的混合焓(δh)。

36、作为本发明优选的实施方式，s3包括以下步骤：

37、s301：读取可输入文件模板；

38、s302：根据可输入文件模板自动填写合金、单质、合金混合熵、合金混合焓、温度和压强数据；

39、s303：批量自动生成可用于建模的输入文件。

40、本发明的有益效果在于：

41、1、简化了相图热力学计算的过程，减少了手动操作和繁琐的数据转化工作，科研人员可以更高效地利用已经得到的大量数据进行相图预测和热力学建模，节省时间和精力，提高研究效率；

42、2、该方法能够直接利用mfp计算方法获得的精确和详细的热力学数据，防止人为计算热力学数据导致数据错误，有助于提高预测模型的准确性和可靠性，提供准确的预测结果，改善了相图的预测结果；

43、3、该方法为研究人员提供了一种便捷和高效的工具，能够更好地利用相图热力学计算于材料科学、能源研究、合金设计等领域，加快了相图研究和应用的进展，有助于推动相关领域的科学研究和技术创新，促进科学研究和应用；

44、4、该方法还能够促进了热力学数据的共享和交流，尤其是涉及mfp计算方法获得的数据和autocalphad输入数据的标准化，科研人员可以基于这个方法生成的autocalphad可输入文件进行相图预测和热力学建模，从而为学术界和工业界提供了统一的平台和数据格式，促进了合作和多学科交叉应用，推动数据共享和合作。