초록 ▼

다원계 상태도를 컴퓨터를 이용하여 계산하기 위한 필요 요건으로서, 측정된 열역학 자료를 온도와 조성의 함수로 표현할 수 있는 여러 수식적 모델을 검토하고, 이 모델을 이용하여 열역학 자료를 나타낼 수 있는 수치해석적 방법을 연구하였다.
2원계 상태도로부터 Gibbs 자유에너지를 구하는 과정에서, 계산에 이용되는 2원계 상경계 자료가 측정 오차를 갖고 있으므로, 상경계 자료를 측정 오차 범위내에서 변화시켰을 때 이에 따라 계산된 상호작용계수 값의 변화폭을 조사하였다.
이 조사에 의하면, 폭이 넓은 공액선

다원계 상태도를 컴퓨터를 이용하여 계산하기 위한 필요 요건으로서, 측정된 열역학 자료를 온도와 조성의 함수로 표현할 수 있는 여러 수식적 모델을 검토하고, 이 모델을 이용하여 열역학 자료를 나타낼 수 있는 수치해석적 방법을 연구하였다.
2원계 상태도로부터 Gibbs 자유에너지를 구하는 과정에서, 계산에 이용되는 2원계 상경계 자료가 측정 오차를 갖고 있으므로, 상경계 자료를 측정 오차 범위내에서 변화시켰을 때 이에 따라 계산된 상호작용계수 값의 변화폭을 조사하였다.
이 조사에 의하면, 폭이 넓은 공액선 자료나 2원계 상태도의 중앙부에 위치하는 공액선 자료를 이용하는 것이 계산되는 상호작용 계수값의 변화폭을 작게 한다는 결론을 얻었다.
이러한 결론을 근거로 하여 서로 다른 온도에서 몇 개의 공액선을 상태도로부터 구해서 이를 상호작용계수의 온도 의존성을 정하는 데 이용했다. 일반적으로 상호작용계수는 온도에 따라 직선적으로 변하므로, 여러 온도에서 상경계 측정 오차 범위에 따른 상호작용 계수값의 변화 폭을 알아본 뒤에 가능한 한 이들을 모두 통과하는 직선을 구하여 상호작용계수의 온도 의존성을 정했다. (공액선 변화법)
또, 체심입방정 합금의 A2/B3/DO3 규칙-불규칙 변태가 열역학 자료에 미치는 영향을 나타내는 수식적 모델에 관하여 조사 고찰하였다. 이 과정에서 기존의 이론적 접근 방법을 발전시켜 규칙화에 따르는 Gibbs 자유에너지 변화가 상태도 계산 과정에 부합할 수 있는 방향을 제시하고, 이를 Fe-Si계 상태도 계산에 적용한 결과 실험적 사실들과 잘 일치하는 결과를 얻게 되었다.
실험으로 구한 여러 종류의 열화학 자료와 상태도자료를 이용하여, 회귀분석방법과 공액선 변화법을 병용해서 열역학자료를 최적화하는 방법을 제시하였다. 이 방법에 의하여 Ti-W계를 비롯한 4개의 W 2원계 상태도, Al-Mg계를 비롯한 5개의 Al 2원계 상태도, Ti-Te계, Mg-Pb계, Zn-V계 및 Cr-C계의 열역학 자료를 최적화하고 2원계 상태도를 계산하였다. 또 위의 2원계 자료를 이용하여 Cr-Ni-C계, Al-Zr-V계, Al-Mh-Si계 및 Al-Zn-Hg계의 3원계 등온 상태도를 구했다. 특히 Al-Mg-Si계와 Al-Zn-Hg계에 대해서는 3원계 여러 상들 사이의 반응들을 도식적으로 나타낸 Scheil 도표를 작성하였고, 액상선 투영도를 구하였다.

Abstract ▼

Various mathematical models were reviewed to expresss measured thermodynamic data as a function of temperature and composihon. The interact on parameters for various phases were calculated using binary phase diagram data. Since two equilibrium compositions of a binary tie line have some errors in th

Various mathematical models were reviewed to expresss measured thermodynamic data as a function of temperature and composihon. The interact on parameters for various phases were calculated using binary phase diagram data. Since two equilibrium compositions of a binary tie line have some errors in their measurements, a particular attention was paid to the effect of a small variation of the equilibrium compositions on the fluctuation in the calculated free energy curves. From this investigation, it was recdmmended that the widest possible tie line or tie lines located in the central region of a phase diagram be used to calculate the interaction parameters. The variation of the equilibrium compositions within their experimental errors at various terr.peratures can be used to calculate the ranges of the interaction parameters, which give rise to temperature dependent interaction parameters. (The tie line variation method)
Furthermore, thermodynamic description for the A2/E2/DO?, order-disorder phase transition of bcc alloys was studied. An improved mathematical treatment was incorporated to the empirical C(sub)(p) method which enables to calculate tine Gibbs energy change due to chemical ordering effect. This treatrnent was applied to the bcc Fe-Si alloys and the calculated results were in good agreement uith the measured data.
Finally, a new method was advanced to optimize binary thermodynamic data by making use of the tie line variation method and regression analysis ccmplementarily. This method was applied to optimize thermodynamic data for 4 binary W alloys, 5 binary Al alloys, Tl-Te, Mg-Pb, Zn-Hg, Zr-V and Cr-C systems. The thermodynamic data were used to calculate isothermal sections at various temperatures for the Cr-Ni-C, A1-%r-V, Al-Mg-Si and Al-Zn-Hg systems. Liquidus projections and Scheil diagrams for reaction schemes were estimated for the Al-Mg-Si and Al-Zn-Hg systems.

목차 Contents

• 1. 서론...7
• 2. 이론적 고찰...9
• 2.1 실험 자료의 표현을 위한 열역학 모델...9
• 2.1.1 정규용액 및 아정규용액 모델...9
• 2.1.2 다항식을 이용한 과잉 혼합 자유에너지의 표현...9
• 2.1.3 회합용액 모델...10
• 2.1.4 침입형 고용체의 자유에너지에 대한 표현...11
• 2.1.5 부격자 모델...11
• 2.1.6 금속간 화합물의 자유에너지에 대한 표현...13
• 2.2 2원계 혼합 엔탈피의 추정에 관한 모델...15
• 2.2.1 Miedema 모델...15
• 2.2.2 Pair Potential 모델...16
• 2.2.3 Miedema 모델과 Pair Potential 모델의 이용과 그 한계점...16
• 2.3 자기 변태와 규칙-불규칙 변태가 Gibbs 자유에너지에 미치는 영향...17
• 2.3.1 C-방법...17
• 2.3.2 자기 규칙화 에너지...18
• 2.3.3 원자 규칙화 에너지...20
• 3. 공액선 변화법에 의한 상태도 자료의 분석...25
• 3.1 상태도를 분석해야 하는 필요성...25
• 3.2 공액선 변화법...25
• 4. 상태도 계산 및 고찰...27
• 4.1 2원계 상태도 계산...27
• 4.1.1 W 2원계 상태도...27
• 4.1.1.1 Ti-W계...27
• 4.1.1.2 Pd-W계...27
• 4.1.1.3 Zr-W계...27
• 4.1.1.4 Hf-W계...34
• 4.1.2 Al 2원계 상태도...34
• 4.1.2.1 Al-Mg계...34
• 4.1.2.2 Al-Zn계...36
• 4.1.2.3 Al-Zr계...36
• 4.1.2.4 Al-V계...43
• 4.1.3 Tl-Te계와 Mg-Pb계의 상태도 계산...43
• 4.1.3.1 Tl-Te계...43
• 4.1.3.2 Mg-Pb계...44
• 4.1.4 Fe-Si계...44
• 4.1.5 Al-Hg, Zn-Hg, Zr-V 및 Cr-C계의 상태도...52
• 4.1.5.1 Hg의 격자 안정도 계산...52
• 4.1.5.2 Al-Hg계...52
• 4.1.5.3 Zn-Hg계...52
• 4.1.5.4 Zr-V계...53
• 4.1.5.5 Cr-C계...53
• 4.2 3원계 상태도의 계산...61
• 4.2.1 Cr-Ni-C계...61
• 4.2.2 Al-Zr-V계...61
• 4.2.3 Al-Mg-Si계...62
• 4.2.4 Al-Zn-Hg계...62
• 5. 결론...89