ミデマのモデル

Miedema モデルは、金属や鉱物の熱力学計算の枠組みの中で、固体または液体の金属合金や化合物の生成熱を推定する半経験的アプローチです。 ^[1]これは、オランダの科学者 Andries Rinse Miedema (1933 年 11 月 15 日 – 1992 年 5 月 28 日) ^[2]がPhilips Natuurkundig Laboratoriumで働いていたときに開発されました。このモデルは、 CALPHADまたはab initio 量子化学法を介して、金属の状態図を計算するために必要な基本的なエンタルピーデータを提供または確認することができます。元素 A と B で構成される 2 成分系の場合、一般的な Miedema 式は次のように表すことができます。ここで、Phi と nwS の項は以下で説明および報告されています。2 成分系の場合、物理的な図は、これら 3 つの物理パラメータの差の比較的単純な関数を考慮することで簡略化でき、より複雑な形式になります。 ${\displaystyle \Delta H=f(ElementA,PhiA,nWSA,VA,ElementB.PhiB,nwSB,VB)}$${\displaystyle \Delta H=f(PhiA-PhiB、nWSA-nWSB、VA-VB)}$

${\displaystyle DeltaH=x[A]*(2*f[AB]*V[A,合金]^{(}2/3)*(-P*DeltaPhi^{2}+Q*DeltanWS^{2} -R)/(1/3*nWS[A]+1/3*nWS[B])+deltaH[trans])}$ ^[3]

ミデマは1973年にフィリップス・テクニカル・レビュー誌の「合金のための単純なモデル」で始めていくつかの論文で彼のアプローチを紹介した。 ^{[4] [5]}

Miedema 氏は、その動機について次のように述べています。「金属の合金化挙動に関する信頼できる規則は、長い間求められてきました。2つの金属の電気陰性度の差が大きいほど、生成熱が大きくなり、したがって安定性も高くなるという定性的な規則があります。また、原子半径が 15% 以上異なる 2 つの金属は置換固溶体を形成しないというHume-Rothery 規則もあります。この規則は、溶解度の低さを予測するためにのみ確実に使用できます (成功率 90%)。溶解度の良さを予測することはできません。著者は、他の 2 つの規則と同様に経験的であるものの、明確な物理的根拠があり、遷移金属の合金化挙動を 98% のケースで正確に予測する単純な原子モデルを提案しました。このモデルは、データのグラフ表示に非常に適しており、実際に簡単に使用できます。」

無料のウェブベースのアプリケーションにはEntall ^[6]やMiedema Calculator ^[7]などがある。後者は2016年にレビューされ、手法が拡張されて改良された。^{[8] [9]}オリジナルのAlgolプログラム^[10]はFortranに移植された。^[11]

Miedema のアプローチは、二元合金の混和性と不混和性の分類に適用されています。これらは、多成分合金の設計に関連しています。遷移金属とランタニド金属からなる 813 の二元合金システムの合金化挙動の包括的な分類。^[12]「驚くべきことに、混和性マップによる分類は、よく知られている Miedema の理論の能力に関する堅牢な検証をもたらし (95% の一致)、HTFP 法との良好な一致を示しています (90% の一致)。」^[12]これらの 2017 年の結果は、「最先端の物理学に基づくデータ マイニングは、次世代の材料設計における知識発見のための効率的な経路を提供できる」ことを示しています。^[12]

この表は、モデルを適用できる 周期表の元素の 3 つの主要な Miedema パラメータを報告します。

^{これらはFR De Boer、R. Boom、WCM Mattens、AR Miedema、AK Niessen共著「金属の凝集力。遷移金属合金（1988年） 」[} 14の24ページ以降のオリジナルのパラメータ^{[13]です。}

上記のパラメータのリストは、このようなデータ（Emre Sururi Tasci ^{[11]によって公開されたFortranプログラムの結果）を生成するための出発点として考慮されるべきである。}

改善されたデータは、より最近の出版物で見つかるかもしれません。^[15]近い将来、これらのデータの改善や洞察は、NIMSで利用可能な拡張Calphadデータベースオープンコレクションによって提供される可能性があります。^[16]たとえば、Fe-X二元状態図の場合、利用可能なデータベースのリストはこのリンク[1]に示されているとおりです。より具体的には、この表のとおりです。

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