多元体系作用浓度通用计算模型研究.pdfVIP

2013年 8月第4期 黄金堤等：多元体系作用浓度通用计算模型研究 ·79 · 多元体系作用浓度通用计算模型研究 黄金堤 ，李亮星 。，李明周。，徐迎春 ，刘 秀。 (1．江西理工大学建筑与资源工程系，江西 南昌 330013；2．东北大学材料与冶金学院，辽宁 沈阳 110819； 3．江西理工大学冶金与化学工程学院，江西 赣洲 341000) 摘『 要】根据冶金 中广泛使用的共存理论作用浓度模型基本原理 ，结合Newton—Raphson算法建立了 通用作用浓度计算数学模型。与传统针对具体体系建立专用作用浓度模型相比，该模型具有适用范围 广、构建速度快、易于编程的特点。通过比较4元渣系、5元渣系和8元渣系作用浓度模型发现，该通用模 型可在较少的步数下快速收敛。 关【键词] 多元体系；共存理论；作用浓度；活度；通用算法 中【图分类号】TF801 文【献标识码】A 文【章编号] 1672—6103(2013)04—0079—04 在冶金热力学中，引入了活度这一概念用于修 用浓度计算模型仅适用于指定体系的作用浓度计算。 正理想溶液和稀溶液组分化学势的表达式对实际溶 由于采用人工针对具体体系构建方程的方式进 液的组分不适应的情况”～1。由于在计算多相平衡 行求解步骤繁琐、不可复用等，本文基于作用浓度模 过程中以及相图计算等其他理论计算应用中都需要 型基本规律，构建了一组通用作用浓度计算模型。 考虑活度 ，因此对于熔体中各组分的活度系数计算 1 共存理论活度计算模型 具有重要的意义。由于冶金过程高温、多相共存的 1．1 通用作用浓度计算模型的推导过程 复杂环境 ，通过实验手段对活度进行测量较为困 作用浓度计算模型是在简单离子体和分子体摩 难。为此人们通过对熔体的结构和性质进行研究， 尔分数守恒及总质量守恒的基础上，建立的 个非线 建立 了多种活度计算模型。这些模型按照结构主要 性方程。设体系存在S个简单离子体，n—s个简单离 划分为三种：分子理论模型、离子理论模型、共存理 子体和分子体，m个复合化合物。 论模型 。其 中共存理论是张鉴在前苏联学者丘 对于一个作用浓度计算模型，体系的总摩尔分 衣考的基础上提出的，该理论可 以在原有热力学数 数是由简单离子体及分子体和复合化合物的摩尔分 据的基础上快速建立适合于新的熔体体系的作用浓 数之和构成： 度模型。从文献[3-6]中的分析可知，使用共存理论建 立的作用浓度模型计算结果较好地符合实际熔体计 ∑口置+∑ =∑ (1) i=l 』=n+1 算的需要，因此研究作用浓度模型具有现实意义。 i=1…n，．，=n+1… +m 使用共存理论在对多元熔体作用浓度模型的建 式中：置、 ——第i或i组元的摩尔分数； 立过程中，传统作用浓度非线性方程仍然依靠人工 — — 平衡总摩尔分数； 针对具