Thermo-Calc 2026a — CALPHAD термодинамическая симуляция сплавов и фазовых диаграмм

Что такое Thermo-Calc?

Thermo-Calc — это профессиональная программная платформа для термодинамических и кинетических расчётов в материаловедении, разработанная компанией Thermo-Calc Software AB (Стокгольм, Швеция). Программа основана на методологии CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) — расчёт фазовых диаграмм) и является мировым отраслевым стандартом для вычислительного материаловедения на протяжении более 40 лет.

Thermo-Calc 2026a — текущий релиз, опубликованный 21 января 2026 года (с патчем от 30 января 2026).

Основная ценность Thermo-Calc: замена дорогостоящих и времязатратных экспериментов вычислительными предсказаниями — фазовый состав, фазовые равновесия, термодинамические свойства, кинетика диффузии и осаждения вторичных фаз — для многокомпонентных промышленных сплавов.

Применяется в:

Чёрная и цветная металлургия
Аэрокосмическая промышленность (суперсплавы, жаропрочные сплавы)
Аддитивное производство (AM, 3D-печать металлами)
Атомная энергетика (материалы реакторов)
Химическая промышленность (коррозия, водные системы)
Электроника (припои, полупроводниковые материалы)
Научные исследования в университетах и институтах

Применение в России: Thermo-Calc используется в металлургических НИИ, институтах РАН, ЦНИИЧЕРМЕТе, университетах (МИСиС, СПбГПУ, УРФУ) и на промышленных предприятиях чёрной и цветной металлургии. Методология CALPHAD входит в стандартный инструментарий вычислительного материаловедения (ICME).

Методология CALPHAD

Понимание CALPHAD необходимо для эффективного использования Thermo-Calc:

CALPHAD (Calculation of PHAse Diagrams) — физически обоснованный метод расчёта термодинамических свойств многокомпонентных систем путём экстраполяции от хорошо изученных двойных и тройных систем.

Четыре шага CALPHAD

Сбор экспериментальных данных — фазовые равновесия, кристаллическая структура, термохимические данные (энтальпии, теплоёмкости)
Критическая оценка данных — выбор подходящих моделей на основе собранных данных
Оптимизация параметров — настройка свободных параметров моделей для наилучшего согласия с экспериментом
Пополнение базы данных — добавление оптимизированных параметров в библиотеку для дальнейших расчётов многокомпонентных систем

Ключевая особенность CALPHAD

Метод позволяет экстраполировать данные из хорошо изученных двойных и тройных систем в высшие порядки — для многокомпонентных промышленных сплавов (10+ компонентов), экспериментальные данные по которым практически недоступны.

Архитектура платформы Thermo-Calc

Thermo-Calc — модульная платформа. Базовое ПО расширяется дополнительными модулями и базами данных:

Базовое ПО (Thermo-Calc)

Расчёт термодинамических свойств и построение фазовых диаграмм:

Равновесный расчёт (Equilibrium Calculator)
Построение фазовых диаграмм
Расчёт свойств (Property Model Calculator)
Графический режим (Graphical Mode) и Консольный режим (Console Mode)
TC-Python — API для интеграции с Python-скриптами
SDK для связи с другим ПО

Дополнительные модули (Add-on Modules)

Диффузионный модуль (DICTRA) — моделирование диффузии и фазовых превращений с учётом кинетики. Применяется для:

Расчёта диффузионных профилей концентраций
Моделирования роста фаз при термообработке
Расчёта науглероживания, азотирования, окисления

Модуль осаждения (TC-PRISMA) — моделирование зарождения и роста выделений вторичных фаз:

Кинетика выделения дисперсоидов, карбидов, интерметаллидов
Эволюция размера и состава частиц с течением времени

Модуль металлургии процесса (Process Metallurgy Module) — для металлургов:

Моделирование вторичной металлургии
Расчёт окислительно-восстановительных реакций
Термохимия шлаков (требует базы данных TCOX8 или новее)

Модуль аддитивного производства (Additive Manufacturing Module) — для металлической 3D-печати:

Моделирование микроструктуры при быстрой затвердеке
Расчёт LPBF (Laser Powder Bed Fusion), DED (Directed Energy Deposition)
EBM (Electron Beam Melting) — новинка в Thermo-Calc 2026a

حتما بخوانید: COMFAR III Expert 3.3a | Технико-экономическое обоснование и финансовый анализ инвестиций ЮНИДО

Библиотеки моделей свойств:

Steel Model Library — для сталей (предел текучести, ударная вязкость, твёрдость)
Nickel Model Library — для никелевых суперсплавов
Titanium Model Library — для титановых сплавов
Noble Metal Alloys Model Library — для благородных металлов

Что нового в Thermo-Calc 2026a (релиз: январь 2026)

Aqueous Calculator — новый калькулятор водных систем ⭐

Принципиально новый инструмент для расчёта водных систем и коррозионного поведения:

Расчёт равновесий в водных растворах в зависимости от pH и потенциала
Диаграммы Пурбэ (диаграммы E-pH) — определение областей стойкости, пассивности и коррозии металлов в водных средах
Два демонстрационных примера включены в дистрибутив с использованием бесплатной базы PAQ2 — доступны всем пользователям Thermo-Calc 2026a

Пользовательские наименования фаз

Общепринятые наименования фаз теперь отображаются по умолчанию в графиках и таблицах — вместо строго кристаллографических обозначений (FCC_A1 → аустенит, BCC_A2 → феррит)
Значительно упрощает интерпретацию результатов для пользователей, незнакомых с CALPHAD-нотацией
Доступно в Графическом режиме, Консольном режиме и TC-Python
Применимо к новым расширенным базам данных, включающим файл с пользовательскими наименованиями

Изменение статуса фаз в Equilibrium Calculator

Теперь можно приостановить фазы или перевести их в состояние dormant прямо в калькуляторе равновесия
Ранее: требовался возврат в System Definer, изменение там, перезагрузка базы данных (долго)
Теперь: изменения применяются в Equilibrium Calculator без перезагрузки БД — экономия времени при метастабильных расчётах

Phase Energy Additions

Возможность вносить поправки к энергии Гиббса отдельных фаз непосредственно в Graphical Mode
Расчёт фазовых равновесий с учётом поверхностной энергии, упругой энергии или других вкладов

EBM (Electron Beam Melting) в модуле аддитивного производства

Модуль AM расширен поддержкой технологии электронно-лучевого плавления (EBM)
Дополняет уже доступные LPBF (SLM) и DED

Mobility Adjustment в DICTRA (Graphical Mode)

Новая настройка Mobility Adjustment позволяет корректировать подвижность отдельных фаз в Graphical Mode
Ранее функция была доступна только в Console Mode
Настройка применяется поэлементно или для всех элементов фазы

Стандартизация обозначений температуры

Обозначение Temperature в ряде расчётов заменено на более описательные: Annealing Temperature и другие контекстно-зависимые наименования
Реализовано и в Graphical Mode, и в TC-Python (единые имена переменных)

Установка без прав администратора

Thermo-Calc 2026a может устанавливаться большинством пользователей Windows без прав администратора — устранено ограничение предыдущих версий

8 новых и обновлённых баз данных

Выпуск 2026a сопровождается восемью новыми или существенно обновлёнными базами данных для различных классов материалов

Базы данных Thermo-Calc

Thermo-Calc поставляется в связке с базами данных — именно они обеспечивают расчёты. Более 40 высококачественных баз данных различных классов материалов:

Термодинамические базы данных (выборочно)

База данных	Материальная система	Типичное применение
TCFE (TCFE13)	Стали, чугуны, сплавы Fe	Металлургия, машиностроение
TCNI	Никелевые суперсплавы	Авиация, энергетика
TCAL	Алюминиевые сплавы	Автомобили, авиация
TCTITANIUM	Титановые сплавы	Авиакосмос, медицина
TCCR	Высокоэнтропийные сплавы	Исследования новых материалов
TCOX	Оксиды, шлаки, керамика	Металлургия процесса, огнеупоры
TCAQ/PAQ2	Водные системы	Коррозия, гидрометаллургия
TCCU	Медные сплавы	Электроника, теплообменники

حتما بخوانید: ManageEngine Malware Protection Plus 11 — Полное руководство по защите конечных точек нового поколения

Базы данных подвижности (Mobility) для DICTRA

Каждая база данных подвижности сопоставлена с соответствующей термодинамической базой — для корректных кинетических расчётов:

MOBFE — подвижности в системах на основе железа
MOBNI — подвижности в никелевых суперсплавах
MOBAL — подвижности в алюминиевых сплавах и т.д.

Типичные задачи, решаемые с Thermo-Calc

1. Построение фазовых диаграмм

Бинарные и тернарные фазовые диаграммы
Изоплетные (псевдобинарные) разрезы многокомпонентных систем
Определение температурных интервалов существования фаз

2. Равновесные расчёты

Фазовый состав при заданной температуре, давлении и составе
Количество и состав фаз при кристаллизации (Шейль — Гуллевер)
Расчёт точки ликвидуса, солидуса, температур начала и окончания фазовых превращений

3. Расчёт свойств материалов

Предел текучести стали в зависимости от состава и термообработки (Steel Model Library)
Жаропрочность никелевых суперсплавов
Мольный объём, теплопроводность, вязкость жидких металлов

4. Термодинамика процессов

Анализ раскисления стали
Термохимия шлаков и рафинирования (Process Metallurgy Module)
Коррозионное поведение в водных средах (Aqueous Calculator, Диаграммы Пурбэ)

5. Кинетика диффузии (DICTRA)

Диффузионные профили при науглероживании/нитрировании
Рост фаз при термообработке
Гомогенизационный отжиг — расчёт необходимой температуры и времени

6. Кинетика осаждения (TC-PRISMA)

Старение алюминиевых сплавов: выделение θ’, β», γ’ и других упрочняющих фаз
Кинетика выделения карбидов в жаропрочных сталях
Прогноз зернистости и состава дисперсоидов

7. Аддитивное производство

Расчёт микроструктуры при быстром охлаждении (SLM, EBM, DED)
Прогноз образования нежелательных фаз при 3D-печати
Оптимизация составов порошков под аддитивное производство

Режимы работы: Graphical Mode vs Console Mode

Graphical Mode (GUI)

Современный интерфейс с меню и мастерами настройки
Быстрый старт — не требует знания синтаксиса команд
Все основные типы расчётов доступны через графический интерфейс
Подходит для большинства стандартных задач

Console Mode

Командная строка CALPHAD — для опытных пользователей
Полный доступ ко всем расчётным возможностям, включая нестандартные сценарии
Возможность создания скриптов для автоматизации расчётов

TC-Python (Python API)

Python-интерфейс для интеграции Thermo-Calc в рабочие процессы и скрипты
Параметрические исследования (sweeps) по составу и температуре
Интеграция с NumPy, Pandas, matplotlib для постобработки данных
Связывание с другим ПО (FEM, CFD, Machine Learning пайплайны)

Thermo-Calc vs конкуренты

Функция	Thermo-Calc	FactSage	Pandat	JMatPro
CALPHAD-ядро	✅ Ведущее	✅	✅	✅
Базы данных для сталей	✅ TCFE13	✅	✅ PANFE	✅
Кинетика диффузии	✅ DICTRA	Ограниченно	✅	❌
Кинетика осаждения	✅ TC-PRISMA	❌	✅	❌
Модуль AM (3D-печать)	✅	❌	❌	❌
Водные системы / Пурбэ	✅ (2026a)	✅	❌	❌
Process Metallurgy Module	✅	✅	❌	❌
Python API (TC-Python)	✅	❌	Ограниченно	❌
Обновления БД	2 раза/год	Ежегодно	Ежегодно	Ежегодно
Академическая версия	✅ Бесплатно	Стуженческая	Ограниченно	❌
Сообщество / конференция	CALPHAD	CALPHAD	❌	❌
Целевая аудитория	Исследователи + промышленность	Промышленность + НИИ	Материаловеды	Промышленность

حتما بخوانید: PVcase Ground Mount 2.56 — AutoCAD-плагин для проектирования наземных СЭС

Лицензирование

Thermo-Calc использует модульную модель лицензирования:

Базовое ПО — лицензируется отдельно
Базы данных — каждая база лицензируется отдельно
Дополнительные модули — DICTRA, TC-PRISMA, AM Module и другие — лицензируются отдельно
SDK (TC-API, TC-Python, TC-Toolbox for MATLAB) — отдельно

Академическое использование:

Бесплатный образовательный пакет — ограниченная версия ПО с демо-базами данных, учебными материалами и примерами упражнений. Предназначен для преподавания термодинамики и кинетики на уровне бакалавриата.

Коммерческое лицензирование: цены согласовываются с Thermo-Calc Software или официальным дистрибьютором. Лицензирование может быть сетевым (floating) или привязанным к узлу (node-locked).

Системные требования

Компонент	Требование
ОС	Windows 10/11 (64-бит), macOS, Linux
ОЗУ	8 ГБ минимум, 16 ГБ рекомендуется
Процессор	Многоядерный (параллельные расчёты используют несколько ядер)
Дисковое пространство	5–20 ГБ в зависимости от числа установленных баз данных
Установка (2026a)	Без прав администратора для большинства пользователей Windows

Часто задаваемые вопросы

Что такое CALPHAD и чем он отличается от DFT/ab initio? CALPHAD — феноменологический (опытный) подход, основанный на экспериментальных данных о фазовых равновесиях. DFT (теория функционала плотности) — квантово-механический метод «из первых принципов». CALPHAD эффективен для многокомпонентных промышленных сплавов (10+ компонентов) и быстр. DFT применяется для атомистических расчётов малых систем. В ICME (Integrated Computational Materials Engineering) оба метода дополняют друг друга.

Можно ли использовать Thermo-Calc в Python-скриптах? Да. TC-Python — официальный Python API для Thermo-Calc, позволяющий запускать расчёты равновесий, строить диаграммы и выполнять параметрические исследования прямо из Python-кода с интеграцией в numpy/pandas/matplotlib.

Подходит ли Thermo-Calc для расчёта коррозии в водных средах? Да, с версии 2026a. Новый Aqueous Calculator и диаграммы Пурбэ позволяют рассчитывать области стойкости, пассивности и коррозии металлов в водных системах. Бесплатная база PAQ2 включена для всех пользователей.

Доступна ли бесплатная версия? Да. Академический бесплатный пакет включает ограниченную версию ПО с демо-базами данных — для университетских курсов. Коммерческая версия требует лицензии.

Итог

Thermo-Calc 2026a — ведущая мировая CALPHAD-платформа для вычислительного материаловедения, предоставляющая исследователям и инженерам возможность предсказывать фазовые равновесия, термодинамические свойства, кинетику диффузии и осаждения в многокомпонентных сплавах — без обширной экспериментальной базы.

Выпуск 2026a принципиально расширяет возможности: новый Aqueous Calculator с диаграммами Пурбэ для расчётов коррозионной стойкости, интуитивные наименования фаз, EBM в модуле аддитивного производства, мобильность фаз в DICTRA через GUI и установка без прав администратора.

По вопросам лицензирования обращайтесь в Telegram: t.me/DoCrackMe