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熱力学平衡計算ソフト：CaTCalc

​The Chemical and Thermodynamic Equilibrium Calculator

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CaTCalc SE（標準版）：各種の熱力学平衡計算、状態図計算、など

CaTCalc XE（Expert版）：SEの機能+データベース開発機能

（注）Windows10以降、64bit版OS対応　

CaTPython：Pythonを用いて各種の熱力学平衡計算を行うCaTCalc用追加モジュール。専用ページはこちら。
 

概要

CaTCalcは、Gibbs Energy最小化法を用いて熱力学平衡計算を行うソフトです。研究で利用するツールとして、特に”信頼性”を重視して開発しました。次のような特徴を有しています。

  1. 構成元素の平衡化学ポテンシャルを常に厳密に求めることにより、金属系は勿論、セラミックスや化合物、ガス、水溶液系などの一般的な系の計算が正しく行える。

  2. CALPHAD法に準拠した非理想溶液、各種溶液モデルへの対応。大域的最小化問題についても高い信頼性を確保。

  3. わかりやすい統一的な操作性。

  4. 状態図、ポテンシャル図、液相面図、多元系のUnivariant line projectionなどの作成計算、Target計算機能、凝固シミュレーションなどの各種計算機能を装備。

厳密な熱力学平衡計算

従来の平衡計算ではセラミックスやガスを含んだ計算で問題が生じる場合がありましたが、これは系の構成元素の平衡化学ポテンシャルが正しく決定できないのが原因でした。そこでCaTCalcではそれを常に厳密に定めることに焦点をあてて様々な改善を行いました。詳細は文献に報告していますが、元素の平衡化学ポテンシャルが決定できない場合でも、物理的には平衡蒸気が存在しうるため、ガス相のGibbsエネルギー最小化によって全ての元素の化学ポテンシャルは決定されます。CaTCalcにはこの原理に基づくアルゴリズムを開発装備しました。これによってセラミックスやガスを含んだ系の平衡計算が大幅に安定化します。もし平衡計算や状態図計算が​うまく出来ずお困りの場合はCaTCalcをお試し下さい。金属系の擬二元系の計算なども容易です。

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下図は、従来、計算が困難であった状態図計算の例です。CaTCalcではデータベースから読み込まれた全ての相を含んで自動で正しく計算できます。なお、下図にガス相は表面には出てきませんが、ガス相との平衡も考慮して計算しています。

Ca2SiO4-Mg2SiO4.png

Fig.1 Phase diagram of the Ca2SiO4-Mg2SiO4 system.

Fe7C3-Cr7C3.png

Fig.2 Phase diagram of the Fe7C3-Cr7C3 system.

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