Factsage入门与进阶

一、FactSage简介

FactSage?，化学热力学领域中世界上完全集成数据库最大的计算系统之一，创立于2001年，是FACT-Win/F*A*C*T和ChemSage/SOLGASMIX两个热化学软件包的结合。FactSage是加拿大Thermfact/CRCT (加拿大，蒙特利尔) www.crct.polymtl.ca 和 GTT-Technologies (德国，阿亨) www.gtt-technologies.de超过20年合作的结晶。

二、FactSage优点

1、Windows平台下的软件，操作界面友好，所有命令与操作均可通过鼠标来完成

FactSage 软件运行于Microsoft Windows? 平台的个人计算机上，由一系列信息、数据库、计算及处理模块组成，这些模块使用各种纯物质和溶液数据库。FactSage 已经拥有数百个工业、政府和学术领域的用户，应用范围包括材料科学、火法冶金、湿法冶金、电冶金、腐蚀、玻璃工业、燃烧、陶瓷、地质等。同时，还应用于国际上大学生与研究生的教学与研究中。

2、数据库内容丰富，不仅提供了CRCT经过30年积累的氧化物等数据库，而且可以使用国际上其他知名数据库

FactSage可以使用的热力学数据包括数千种纯物质数据库，评估及优化过的数百种金属溶液、氧化物液相与固相溶液、锍、熔盐、水溶液等溶液数据库。FactSage软件可以自动使用这些数据库。 这些评估过的氧化物、炉渣、锍等数据库是采用先进的模型技术对文献数据优化的结果，其中包括 CRCT 所发展的模型。 FactSage 同时可以使用国际上SGTE的合金溶液数据库，以及 The Spencer Group, GTT-Technologies 和 CRCT所建立钢铁、轻金属和其他合金体系的数据库。同时， FactSage提供了与著名的OLI Systems Inc. 的水溶液数据库的连接。各种数据库更详细的信息参见Database Documentation.

3、计算功能强大，除多元多相平衡计算外，还可进行相图、优势区图、电位-pH图的计算与绘制，热力学优化、作图处理等。

利用FactSage，用户可以计算多种约束条件下的多元多相平衡条件，结算结果可以以图形或表格的形式输出。例如，通用的N-元相图截面，可以通过坐标轴变量的多种选择很容易地得到；工业体系中的锍/金属/炉渣/气体/固体的平衡可以很精确地计算、列表以及作图；多元优势区图以及电位-pH图也很容易作出；平衡或者非平衡凝固的历程也可以考察；复杂的热平衡也可以计算；如此等等。

三、Factsage的各种模块

模块简介：

1、数据库模块

(1) View Data（View Data Module）

用来检索各数据库并显示化合物的标准态热力学性质以及列出数据库中包含的溶液相

(2) Compound（Compound Module）

模块用于对用户个人化合物（纯物质）数据库中的数据进行拷贝，输入，编辑，列出以及

存储。换句话说，用户个人化合物数据库的建立也是通过这个模块实现。 (3) Solution（Solution Module）

模块用于输入、编辑、列出以及保存用户个人溶液数据库中的非理想性质。

2、计算模块

(1) Reaction 模块

用于计算一个物种，几个物种的混合或一个化学反应的热力学广延量(H, G, V, S, Cp, A)的

变化。这里的物种可以为纯元素，计量化合物或者离子（等离子体离子或者水溶液离子均可）。 (2) Predom模块

用来计算与画出包含1个、2个以及3个金属的等温优势区图，计算所采用的数据来自化合

物数据库。 (3) EpH 模块

可以做出包含1个金属、2个金属或3个金属的复杂体系的等温电位Eh对pH的作图

（Pourbaix图），计算采用的数据来自化合物数据 (4) Equilib 模块

是FactSage的Gibbs自由能最小的主要部分，也是最常用的模块。它用来计算给定元素

或者化合物反应尤其是达到化学平衡时各物种的浓度。大多数情况下，用户通过 Equilib 的

Reactants Window （图2） 和 Menu Window （图 3）所演示的三个步骤进行输入：

(5) Phase Diagram 模块

是一个能够计算、画出和编辑单元、二元、三元或者多元相图的通用程序，相图坐标轴可

以为 T, P, V, 组成, 活度, 化学势等各种组合。计算出的相图可以自动在 Figure 模块中作图。 可以计算与画出的相图种类包括：经典的单元系温度-压力、二元系温度-组成、三元系等温等压Gibbs三角相图、 多元系的二维截面，其中的坐标可以为T, P, V, 组成, 活度, 化学势等各种组合、优势区图，如Cu-Fe-Ni-S-O多元系中Pso2 对 Po2作图，其中的各物相为真实溶液如冰铜、炉渣和合金等； 倒易熔盐相图等。 (6) OptiSage 模块

用于从一组特定的实验数据获得一组互相一致的吉布斯能参数，在该体系中的各相吉布斯

能数据均来自己经完善的数据库。

在优化过程中，尤其是对于非理想溶液体系，优化者 (OptiSage的用户)必须自己做出最大

限度的判断，以决定哪组参数应该固定下来，哪组参数还需要进一步优化，哪些新的参数需要引入。

用于优化的典型实验数据包括：

? ? ? ?

相图数据：转变温度和压力，以及平衡相的组成和数量。 量热数据：生成焓或相转变热，混合焓，热含量和比热测量值。 偏摩尔吉布斯能数据：蒸汽压或者EMF法测量获得的活度数据 容量性质的数据：膨胀测量，密度测量等。

优化获得的热力学参数保存在用户个人Compound 和 Solution 数据库中，这些数据均能

在其他模块(Equilib, Phase Diagram, 等) 中使用。

3、处理模块

(1) Results 模块

用于对 Equilib模块(Equi*.res files) 的一组计算结果输出进行作图及后处理。

(2) Mixture 模块

用于编辑mixtures 和 streams以作为 Equilib模块的输入。

mixture 指一组化合物，通常作为 Equilib模块中的反应物。利用Mixture模块，用户可以输入一组反应物后存储为一个混合物文件(*.mix)，在 Equilib 模块中通过Reactants Window将导入这些混合物文件(*.mix)作为相平衡计算的反应物。

(3) Figure

是一个通用作图程序，能够显示、编辑以及处理 FactSage中所所生成的各种图形及相图

(*.fig 文件 )。该程序尤其适合于Phase Diagram 模块所计算获得的相图。

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