表面張力是多元高溫合金的重要物理化學(xué)特性，在表面化學(xué)、生物醫藥、高溫陶瓷等領(lǐng)域的研究和應用中具有重要影響。例如，在金屬冶煉中，通過(guò)計算多元高溫合金的表面張力，精準調控合金熔體在基底材料上的涂覆和滲透深度及速率，制備以多元合金為基底的耐高溫、抗氧化的多功能材料和超高溫陶瓷復合材料；高溫多元合金的提取與精煉、涂覆和滲透、表面活性劑的應用、焊接和鑄造、金屬成形、納米材料制備等領(lǐng)域也與表面張力密切相關(guān)。高溫熔體作為可再生能源體系的重要傳熱介質(zhì)，因此快速、精準地測量高溫熔體的表面張力對工程應用具有重要意義。

目前，基于熱力學(xué)計算表面張力模型主要有：對稱(chēng)幾何模型(Muggianu模型、Kohler模型)、非對稱(chēng)模型(Toop模型、Hillert模型、Chou模型、Guggenheim模型，Butler模型Tamura模型)。這些計算模型方法存在如下缺陷：預測多元合金表面張力時(shí)，與實(shí)驗值之間誤差大于10％；計算精度低，擬合參數與熱力學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)，物理意義不明確，擬合參數在多元合金體系過(guò)多，計算程序復雜，實(shí)際運算效率較低。特別是對高熔點(diǎn)的多元合金，傳統的模型無(wú)法精準預測多元合金的表面張力。

因此，現有技術(shù)中存在對多元合金表面張力計算方法改進(jìn)的需求。

下面提出一種高溫多元合金表面張力的計算方法、裝置、設備及可讀介質(zhì)，通過(guò)高通量獲取熱力學(xué)，以解決現有技術(shù)中存在的無(wú)法精準計算多元合金的表面張力、擬合參數無(wú)物理意義以及參數過(guò)多等技術(shù)問(wèn)題。

一種高溫多元合金表面張力的計算方法，包括以下步驟：

選取不同的合金體系，利用熱力學(xué)性質(zhì)，通過(guò)高通量迭代獲取并導出任意組分、溫度下的過(guò)剩吉布斯自由能的結果文件；

基于Butler模型對表相的偏摩爾過(guò)剩吉布斯自由能進(jìn)行修正以生成二元合金體系的表面張力模型；

檢索現有數據庫獲取合金實(shí)驗數據值，利用所提出的基于熱力學(xué)性質(zhì)計算的表面張力模型，并結合合金實(shí)驗數據值進(jìn)行擬合計算最優(yōu)擬合參數，基于表面張力模型和最優(yōu)擬合參數計算高階多元合金的表面張力。

在一些實(shí)施方式中，通過(guò)高通量迭代獲取并導出任意組分、溫度下的過(guò)剩吉布斯自由能的結果文件包括：

選取不同的合金體系，利用基于Calphad的相圖熱力學(xué)和擴散動(dòng)力學(xué)計算程序Thermo-Calc，運用語(yǔ)言編程讀取TDB文件，高通量迭代計算并導出任意組分、溫度下的過(guò)剩吉布斯自由能的結果文件。

在一些實(shí)施方式中，基于Butler模型對偏摩爾過(guò)剩吉布斯自由能進(jìn)行修正以生成二元合金體系的表面張力模型包括：

基于Butler模型對偏摩爾過(guò)剩吉布斯自由能進(jìn)行修正，計算多元合金理想液相下的表面張力、體相偏摩爾過(guò)剩吉布斯自由能對多元合金理想液相下的表面張力產(chǎn)生的偏析以及表相偏摩爾過(guò)剩吉布斯自由能對多元合金理想液相下的表面張力影響的修正項，以生成二元合金表面張力模型。

在一些實(shí)施方式中，二元合金表面張力模型為：

在一些實(shí)施方式中，檢索現有數據庫獲取合金實(shí)驗數據值包括：

檢索Thermo-Calc數據庫和實(shí)驗數據文獻獲得合金表面張力的實(shí)驗值。

圖1為二元合金的表面張力計算與現有實(shí)驗值的對比圖；

圖2為T(mén)i-Zr-Hf三元合金表面張力的預測圖；

在一些實(shí)施方式中，利用所提出的基于熱力學(xué)性質(zhì)計算表面張力模型并結合合金實(shí)驗數據值進(jìn)行擬合計算最優(yōu)擬合參數包括：

利用語(yǔ)言編程讀取TDB文件，調用多元體系的結合合金實(shí)驗數據值和基于熱力學(xué)性質(zhì)的表面張力模型進(jìn)行實(shí)驗值擬合，獲得最優(yōu)擬合參數Lij和Lijk。

在一些實(shí)施方式中，基于表面張力模型和最優(yōu)擬合參數計算高階多元合金的表面張力包括：

基于表面張力模型和最優(yōu)擬合參數Lij和Lijk計算高階多元合金的表面張力σ，計算公式如下：

其中，i＝1，2，3，……，n；and分別為組分i在體內相和表層相的摩爾百分含量；R摩爾氣體常量(8.314J/mol/K)；T熱力學(xué)上的絕對溫度，K；Si純金屬i的表面積；σi純組分i的表面張力；σA為多元合金理想液相下的表面張力；σB為體相偏摩爾過(guò)剩吉布斯自由能對多元合金理想液相下的表面張力產(chǎn)生的偏析；σC為表相偏摩爾過(guò)剩吉布斯自由能對多元合金理想液相下的表面張力影響的修正項。

附：一種高溫多元合金表面張力的計算裝置，包括：

高通量計算模塊，配置用于選取不同的合金體系，利用熱力學(xué)性質(zhì)，通過(guò)高通量迭代獲取并導出任意組分、溫度下的過(guò)剩吉布斯自由能的結果文件；

第一修正模塊，配置用于基于Butler模型對表相的偏摩爾過(guò)剩吉布斯自由能進(jìn)行修正以生成二元合金體系的表面張力模型；

第二修正模塊，配置用于檢索現有數據庫獲取合金實(shí)驗數據值，利用所提出的基于熱力學(xué)性質(zhì)計算的表面張力模型，并結合合金實(shí)驗數據值進(jìn)行擬合計算最優(yōu)擬合參數，基于表面張力模型和最優(yōu)擬合參數計算高階多元合金的表面張力。

此方法利用現有的熱力學(xué)數據，基于新模型，從而精準預測多元合金的表面張力，對精準控制反應滲透深度及速率制備超高溫陶瓷具有重要意義，能夠計算元素電子差異大的多元合金且熔點(diǎn)高于2000攝氏度的表面張力；預測精度高；與現有實(shí)驗數據相比，相對誤差低于5％；擬合參數少，物理意義明確，計算方法簡(jiǎn)單，解決了算法復雜的困難；能夠預測多元合金指定成分、指定溫度下的表面張力數據，實(shí)現智能化高通量計算。