基于 PyCalphad 和 ESPEI 的 0 K 纯元素热力学建模及不确定性量化
材料科学
2026-04-28 v1
摘要
纯元素的热力学建模是 CALPHAD 方法中工程材料建模的基础。最近提出了多个基于物理的模型，可将纯元素的吉布斯能描述至 0 K，扩展自当前 CALPHAD 方法中的 298.15 K。为实现这些纯元素热力学模型的系统性和定量比较与采纳，将本工作中实现的这些模型引入开源软件包 PyCalphad 和 ESPEI，用于评估模型参数和模型适配度。PyCalphad 和 ESPEI 适用于高通量 CALPHAD 方法中多组分材料的模型实现。特别是 ESPEI 中使用的马尔可夫链蒙特卡罗方法允许对模型参数和模型预测进行不确定性量化。通过对 41 个纯元素的重新建模，本工作演示了不同模型下纯元素建模的定量比较，并实现了基于不断改进的纯元素描述的多组分系统高效开发。
引用
@article{arxiv.2604.22910,
title = {Thermodynamic Modeling of Pure Elements from 0 K with Uncertainty Quantification using PyCalphad and ESPEI},
author = {Alexander Richter and Abdulmonem Obaied and Irina Roslyakova and Boris Wilthan and Allison Beese and Zi-Kui Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.22910},
year = {2026}
}