熱力学データベース
熱力学データベース
FactSage を用いて熱力学平衡計算をするためには、熱力学データベースが必要です。FactSage の熱力学データベースには数千種類の純物質と数百種類の溶体の熱力学データが収録されています。
以下に FactSage 8.4 で利用できる熱力学データーベースの概要を記します。各データベースに収録されている具体的な物質の一覧など、より詳しい情報は開発元のウェブページに掲載されている FactSage 熱力学データベース説明書（英文）をご覧ください。
純物質データベース
純物質データベースに収録されている物質には次のようなものがあります。
- 化合物の固相、液相、気相（例： SiO2(s), Fe0.947O(s), FeS(liq), SO2(g)）
- 同素体（例： グラファイト C(s1), ダイヤモンド C(s2)）
- 異性体（例： エチレン C2H4O(liq1), アセチレン C2H4O (liq2)）
- 水溶液中のイオン（例： Cu2+(aq), PO43-(aq)）
- プラズマ（例：Ar+(g), H-(g)）
純物質データベースにはギブズエネルギー、エンタルピー、エントロピー、定圧熱容量のデータが収録されています。物質によっては膨張率、圧縮率、体積弾性率の圧力微分、キューリー温度、ネール温度、磁気モーメントについても収録されています。これらはすべてギブズエネルギーに関係するデータです。
溶体データベース
固体合金、溶融合金、溶融スラグ・ガラス、水溶液など溶体・固溶体のギブズエネルギーについての熱力学データベースです。溶体・固溶体のギブズエネルギーは、溶体モデルを使って表現されています。 FactSage は正則溶体モデル、副格子モデル、修正擬化学モデル、イオン融体モデル、Pitzer モデルなど、代表的な溶体モデルに対応しています。
熱力学データベース一覧
熱力学データベースは購入しやすいように解析対象（例、酸化物、耐火物、貴金属合金など）ごとに分かれています。
FactSage をご購入いただくときには、弊社スタッフのサポートのもと、解析に必要な熱力学データベースを選んでいただきます。
（例： アルミニウム合金の酸化挙動を解析したい ⇒ FACT アルミニウム合金・マグネシウム合金・FACT 酸化物・FACT 純物質）
純物質データベース
ニックネームのリンクをクリックすると収録されている物質の一覧が表示されます。
| ニックネーム | データベース名 | 特徴 | 化合物の数 | 相の数 |
|---|---|---|---|---|
| FactPS | FACT 純物質 | 純物質化合物（気体、液体、固体、水溶液） | 5203 | 7373 |
| SGPS | SGTE 純物質 | 純物質化合物（気体、液体、固体） | 3927 | 5876 |
純物質 & 溶体データベース
ニックネームのリンクをクリックすると、そのデータベースを使って計算した状態図の一覧が表示されます。どのような系が解析できるか判断する目安になります。
下の一覧で、データベース名の最後に ※ 印がついているデータベースは、個別には購入できません。「FACT 溶体」としてセットで購入していただきます。
| ニックネーム | データベース名 | 特徴 | 溶体相の数 |
|---|---|---|---|
| FToxid | FACT 酸化物※ |
おおよそ 20 種類の元素の酸化物を成分とする固溶体・溶融スラグ（例：Al2O3, B2O3, CaO, Cr2O3, FeO, Fe2O3, Li2O, MgO, MnO, Na2O, SiO2, Ti2O3, ZrO2 等 ） 溶融スラグ、ガラス、セラミックス、耐火物等 |
111 |
| FTsulf | FACT 硫化物※ | Cu-Fe-Ni-Co-Cr-Mn-Pb-Zn-As-O-S 系。硫化物、溶融合金、BCC 構造と FCC 構造の合金 | 19 |
| FTsalt | FACT 塩※ | 29 種類の陽イオン（Li, Na, K, Rb, Al, Fe(II), Fe(III), Ni, Zn, ...）と 15 種類の陰イオン（F, Cl, NO3, OH, CO3, SO4, ...）からなる塩を成分とする溶体（溶融塩）・固溶体 | 97 |
| FThall | FACT ホールエルー※ |
氷晶石、酸化アルミニウム等を成分とする溶液、固溶体。ホールエルー法によるアルミニウム製錬の解析に利用 |
17 |
| FThelg |
FACT 水溶液※ （Helgeson） |
希薄水溶液。拡張デバイ－ヒュッケル（デイヴィス）の式、 デバイ－ヒュッケルの式を使ってモデル化 | 3 |
| FTpulp | FACT パルプ※ | パルプ工場や製紙工場の回収ボイラー中の黒液の燃焼に関するアルカリ塩 | 15 |
| FTOxCN | FACT 酸・炭・窒化物※ | Al-(Si-Ca-Mg-Fe-Na)-C-O-N-S 系、サイアロンなど | 9 |
| FTfrtz | FACT 肥料※ | 肥料の三大要素、化学肥料の開発 | 17 |
| FTmisc | FACT miscellaneous※ | 溶融合金（主成分が鉄、銅、スズ、鉛など）、Hg-Cd-Zn-Te 系、水溶液 | 23 |
| FTionx | FACT イオン性有機物※ | イオン液体 | 8 |
| FTlite | FACT アルミニウム合金・マグネシウム合金・チタン合金 |
主に Al, Mg, Ti を成分とする固体合金、溶融合金 |
324 |
| FTnucl | FACT 核燃料 | (Th, U, Np, Pu, Am) + (Zr, Fe, Ru, Ba) + (Li, Na, K, Rb, Cs) + (C, N, O, I) + (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) を成分とする固体合金・溶融合金 | 45 |
| FScopp | FactSage 銅合金 |
主に Cu を成分とする固体合金、溶融合金 |
330 |
| FSlead | FactSage 鉛合金 |
主に Pb を成分とする固体合金、溶融合金 |
127 |
| FSstel | FactSage スチール |
主に鉄を成分とする固体合金、溶融合金 高エントロピー合金、ネオジム磁石 |
186 |
| FSupsi | FactSage 超高純度シリコン | Si を主成分とする固体合金、溶融合金 | 2 |
| SGsold | SGTE はんだ | Ag, Au, Bi, Cu, In, Ni, Pb, Pd, Sb, Sn, Zn を成分とする固体合金、溶融合金 | 89 |
| SGTE | SGTE 2024 合金 |
79 種類の構成元素とする合金、溶融合金。スチール、銅合金、貴金属合金、レアアース合金等、さまざまな合金系の解析をする場合は第一選択になります。 |
466 |
| SpMCBN | スペンサーグループ 耐火物 |
B, C, N, Si + (Al, Ca, Co, Cr, Fe, Hf, Mg, Mn, Mo, Nb, Ni, Re, Sc, Ta, Tc, Ti, V, W, Y, Zr) を成分とする合金・溶融合金 |
156 |
| SGnobl | スペンサーグループ・GTT 貴金属合金 | 主に Ag, Au, Ir, Os, Pd, Pt, Rh, Ru を成分とする貴金属合金、溶融合金 | 126 |
| TDnucl | IRSN 原子力関連 |
Ag, Al. B, Ba, C, Ca, Cr, Fe, In, La, Mg, Ni, O, Ru, Si, Sr, U, Zr, Ar, H を成分とする固体合金・溶融合金 シビアアクシデントの平衡状態の解析 |
59 |
| TDmeph | IRSN 核燃料 |
Ba, C, Ce, Cs, Fe, La, Mo, O, Pu, Ru, Si, Sr, U, Zr, Ar, H を成分とする固体合金・溶融合金 Pu を含む核燃料 |
46 |
GTT-Technologies 開発の熱力学データベース
FactSage のパッケージに含まれない熱力学データベースとして、GTT-Technologies が開発した熱力学データベースを提供しています。
AIMP, AIOQ データベース
マテリアルズプロジェクトのウェブサイトや オープンクオンタムマテリアルズデータベースのウェブサイトでは多くの物質についての第一原理計算結果が公開されていて、熱力学データベースに関係がある物理量としては 0 K における生成エンタルピーを入手することができます。
GTT-Technologies ではこのデータに加えて、機械学習モデルによる 298.15 K におけるエントロピーの推算値と定圧熱容量の推算値を用いて、298.15 K より高温に適用可能な熱力学データベースを開発しています。
熱力学データの信頼性は FactPS, SGPS に収録されている物質の熱力学データについて比較すると低いです。しかし従来の熱力学データベースに収録されていない物質を検討したいときには役立つ場合があります。熱力学平衡計算に用いた場合は、計算結果を利用するときに十分な注意が必要です。また磁性の寄与については十分に考慮されているとは言えず、磁性を含む物質を扱う場合は特に注意が必要です。測定値が入手できる場合はパラメーターを調整してから利用するとよいでしょう。
| ニックネーム | データベース名 | 特徴 | 化合物の数 |
|---|---|---|---|
| AIMP | ab initio マテリアルズプロジェクトデータベース Ver 6.3 | 物質数は非常に多いが、信頼性は FactPS, SGPS に比べて低い。FCC, BCC, HCP 構造の固体合金について溶体データベースに収録されている。 | 136,854 |
| AIOQ | ab initio オープンクオンタムマテリアルズデータベース Ver 6.3 | 現在のところ AIMP とセットで提供される。信頼性は FactPS, SGPS に比べて低い。 | 475,877 |
GTT 酸化物データベース (GTOx)
FACT 酸化物を用いて予測結果が得られない系（例、ZnO-P2O5 系）は GTOx データベースで解析できるかもしれません。
| ニックネーム | データベース名 | 特徴 | 溶体相の数 |
|---|---|---|---|
| GTOx | GTT 酸化物データベース Version 19 |
Al-Ca-Co-Cr-Cu-Fe-Li-Mg-Mn-K-Na-Ni-Pb-Si-Sr-Ti-V-Zn の酸化物・合金・リン酸塩・硫化物・硫酸塩・炭酸塩・塩化物・フッ化物 |
184 |
熱力学データベースに予測したい物質のデータがない場合
- FactSage にはデータベース作成支援機能があります。文献に掲載されている値や実験データを用いて、純物質、溶体・固溶体の熱力学データベースを新規作成することができます。
- 解析に必要な系が収録されている熱力学データベースを弊社スタッフまたは FactSage 開発者が新規作成して提供することが可能です。多くの場合に有料となります。詳細はお問い合わせください。
TDB ファイルの利用
FactSage の熱力学データベースは独自のファイル形式で記述されています。熱力学データベースのファイル形式としてよく知られている TDB 形式については、直接読み込むことはできませんが FactSage に同梱されているツールを用いて、FactSage 用熱力学データベースに変換できる場合があります。TDB 形式は複数のバージョンが存在して、現在のツールでは変換できない場合がありますのでお問い合わせください。
FactSage無料体験セミナー2024秋のテキスト2024 年秋に開催された FactSage 無料体験セミナーの資料です。「熱力学平衡計算とは何か」「FactSage による解析例・操作方法」について詳しく説明しています。7 つの基本的な例題と 17 の練習問題が掲載されています。FactSage を使い始めている方も操作方法の確認にご利用ください。( 2025/1/19 公開, PDF 形式, 283 ページ, 7.4 MB )
