形成焓计算

相图分析中的形成焓计算是通过计算不同组分和结构下体系的形成焓（ΔH_f），可以预测材料的相组成和稳定性趋势。形成焓定义为化合物与其组成元素在标准状态下的焓值差，其计算通常基于第一性原理方法（如密度泛函理论DFT），通过比较化合物总能量与对应纯元素参考态能量的差值获得。在多元合金体系中，采用特殊准随机结构（SQS）方法构建固溶体模型，结合混合焓计算可预测溶解度间隙和有序-无序转变温度。对于氧化物和半导体材料，需考虑电子交换关联泛函的选择（如PBEsol对晶格常数的优化），并通过声子谱计算验证动力学稳定性。现代计算方法结合CALPHAD（相图计算）技术，将微观尺度的形成焓数据与宏观相图拟合，实现从原子尺度到工程尺度的跨尺度预测。该技术在高温合金设计（如镍基超合金的γ'相强化）、锂电正极材料开发（如层状氧化物稳定性评估）和半导体掺杂优化（如III-V族化合物能带工程）等领域具有重要应用。