液态Al80Fe20合金的中程有序结构

利用分子动力学模拟（MD）与X射线衍射实验相结合的方法研究了Al80Fe20合金熔体的微观结构，发现在结构因子的小角部分（Q=17.5 nm－1）出现了一个明显的预峰（FSDP），且模拟值与实验值吻合得很好，这被认为是熔体中存在中程有序（MRO）的标志.通过对化学短程序参数(CSRO)α及Bhatis Thornton（BT）结构因子的分析计算，发现熔体中存在较强的化学序，并认为正是这种化学序导致了中程有序结构的产生. Faber Ziman（FZ）偏结构因子的SFe－Fe(Q)和SAl－Fe(Q)在Q=17.5 nm－1处分别存在最大值与最小值，也是熔体中存在着超结构的表征.给出了体系的配位数及代表中程有序的原子团簇的结构模型.     

Al5Fe2合金熔体中程有序结构的研究

采用紧束缚原子间作用势，利用分子动力学模拟(MD)的方法研究了Al5Fe2合金熔体的微观结构，发现在结构因子的小角部分(Q=15.7nm^-^1)出现了一个明显的预峰(FSDP)，并得到X射线衍射实验的进一步印证，在实验测得的合金衍射图样中，液态衍射曲线与固态衍射曲线间存在着很好的对应关系，它们在小角部分都存在峰位，这表明Al5Fe2合金熔体与其固态在结构上存在着很大的相似性。通过对化学短程序参数α及Bhatis-Thornton(BT)结构因子的分析计算，发现熔体中存在较强的化学序，并认为正是这种化学序导致了中程有序结构(MRO)的产生。Faber-Ziman(FZ)偏结构因子的SFe-Fe(Q)和SAl-Fe(Q)在Q=15.7nm^-^1处分别存在最大值与最小值，也是熔体中存在着超结构的表征。同时，我们还给出了体系的配位数及代表中程有序的原子团簇的结构模型。     

Al-TM合金熔体的中程有序结构及其演化规律

用高温溶体X射线衍射仪对Al-TM（TM = Fe, Ni）合金的熔体结构进行了实验 研究。在Al-1.0at%Fe（原子百分比）合金的结构因子曲线S（Q）上,温度为670 ℃时,存在预峰,即中程有序结构,当温度过热到1400 ℃时,预峰消失。Al- 20at%Ni合金熔体温度在≤1300 ℃范围内,存在预峰;温度高于1400 ℃时,预峰 逐渐消失。这些实验结果表明,Al-Ni, Al-Fe合金熔体中除存在短程有序结构外, 还存在中程有序结构。这种中程有序结构的存在与消失与温度有关。在相似的条件 下,Al-Si合金中没有发现中程有序结构。本文对中程有序结构的演化机理也作了 探讨。     

Cu-12％Al合金熔体内中程有序原子团簇

通过高温X射线衍射仪研究了Cu 12％Al（质量分数,下同）合金熔体结构,并用纯铜作对比实验.在1250 ℃时,发现Cu 12％Al合金熔体结构因子曲线上18.5 nm－1位置有预峰出现.随着温度的下降,预峰变得更加明锐.预峰的出现是液体中存在中程有序的标志.通过熔态旋淬法获得该合金的快速凝固条带,对条带进行固态X射线衍射分析,其结构是具有有序体心立方晶格的Cu3Al.熔体内的中程有序结构单元尺寸与快凝Cu3Al（111）晶面面间距d111数值一致.由双体分布函数得到的最近邻原子距离、配位数.结合原子团簇结构单元的几何模型,计算得出该体心立方的棱边长(a=3.00 10－10m)与文献中所提供的固态晶格常数（a=2.95 10－10 m）基本吻合.可证明该合金熔体中存在以DO3结构为基本单元的中程有序原子团簇,在液相线以上200 ℃温度范围内这种中程有序都能稳定存在,并随着温度的下降,中程有序的相关尺寸逐渐增大.     

Cu3Au合金熔体的中程有序结构

采用紧束缚(Tight-binding,简称TB)原子间相互作用势,利用分子动力学模拟(Molecular Dynamics,简称MD)的方法研究了Cu₃Au合金熔体的微观结构,发现Cu₃Au合金体系在高于熔点以上的400K～500K的温度范围内,结构因子上存在预峰,且在此范围内,随着温度的升高,预峰的强度逐渐降低。当温度超过1764K时,预峰开始消失。通过Lorentzian近似和Scherrer公式,可得预峰所对应的原子团簇尺寸位于1.35nm～1.85nm之间,属于中程有序结构范畴。Bhatia-Thornton(BT)偏结构因子表明,预峰的起源应归咎于体系中存在的化学序与拓扑序。BT形式的双体分布函数也证实,体系中存在着较强的化学序,且团簇中原子间的配位倾向于同类原子的配位。     

CuAlNi合金的液态结构

利用高温X射线衍射研究了CuAlNi合金液态结构，发现结构因子上有明显的预峰出现，随着温度的升高,Cu75Al25合金熔体结构因子的预峰减弱, 直到1300 ℃预峰消失,这表明中程有序原子团簇可以在高于液相线温度约250 ℃范围内存在,原子团簇的大小和数量都随着Ni的加入而增加，Ni增强原子之间的交互作用,有利于中程有序的形成,根据预峰的特性，提出CuAlNi合金液态结构的原子模型，即由八面体结构共享顶点形成的原子团簇与无规密堆积原子分布区域组成.     

Fe68Si32合金液态结构与固态组织的相关性

利用液态X射线衍射仪研究了Fe68Si32合金的液态结构，获得了结构因子、径向分布函数、原子间的最近邻距离和配位数.结果表明，在1250～1450 ℃范围内液态合金的最近邻距离为0.259～0.260 nm，配位数为10.3(±0.2)；液态合金的结构因子在Q=15.5 nm－1处有一明显的预峰存在.根据预峰的特性，建立了Fe68Si32熔体的结构模型，即体心立方结构的有序Fe3Si原子团以共面的方式形成Fe3Si面心立方超结构(DO3)；合金在1250 ℃的径向分布函数的Gauss分解结果与合金的面心立方模型吻合较好.预峰的产生是面心立方超结构原子团中Si原子之间相互关联的外在表现. Fe68Si32合金的固态X射线衍射显示合金中含有Fe3Si相，而且其特征峰与合金的结构因子的峰位基本一致，表明Fe68Si32合金的液固态结构之间联系紧密.     

Fe68Si32合金液态结构与固态组织的相关性

利用液态X射线衍射仪研究了Fe68Si32合金的液态结构,获得了结构因子、径向分布函数、原子间的最近邻距离和配位数.结果表明,在1250～1450℃范围内液态合金的最近邻距离为0.259～0.260nm,配位数为10.3(±0.2);液态合金的结构因子在Q=15.5nm-1处有一明显的预峰存在.根据预峰的特性,建立了Fe68Si32熔体的结构模型,即体心立方结构的有序Fe3Si原子团以共面的方式形成Fe3Si面心立方超结构(DO3);合金在1250℃的径向分布函数的Gauss分解结果与合金的面心立方模型吻合较好.预峰的产生是面心立方超结构原子团中Si原子之间相互关联的外在表现.Fe68Si32合金的固态X射线衍射显示合金中含有Fe3Si相,而且其特征峰与合金的结构因子的峰位基本一致,表明Fe68Si32合金的液固态结构之间联系紧密.     

Cu-Ni合金结构的分子动力学模拟

采用EAM作用势对Cu-Ni合金的结构特性进行了MD模拟研究.通过FZ结构因子可发现,Cu含量的变化对结构因子的波动影响很小,键取向序参数和键对也表现出相似的变化规律,这表明液态Cu-Ni合金对成份变化不敏感,体系中的化学序较弱.将Cu70Ni30合金熔体的FZ结构因子与Waseda的实验结果进行对比,发现二者吻合得较好,表明EAM势可以很好地描绘Cu-Ni合金的结构特性.在快速冷却过程中,除了Cu20Ni80合金外,其他合金成份的双体分布函数的第二峰都发生了劈裂,标志着体系最终形成了非晶结构,而Cu20Ni80合金的双体分布函数却表现出晶体峰的特征.通过对键取向序参数、键型指数以及铜镍原子的有效扩散系数的分析表明,在快速冷却过程中,Cu20Ni80合金最终形成了hcp晶体结构.     

热浸镀过程上浮熔渣形核期原子团簇研究

利用θ-θ X射线衍射研究了Al₃Fe熔体结构, 结果显示熔体中Al和Fe原子之间存在较强的相互作用, 存在着类似化合物结构的原子团簇. 这说明当Zn-55Al热浸镀熔体中Fe含量积累到一定程度, 在熔体中优先形成类似Al₃Fe的原子团簇, 进而形成熔渣. 在Al的有效硬球直径减小而Fe的增大情况下, 利用Percus-Yevick硬球模型可以较好地拟合结构因子实验曲线的第一峰, 从而给出了1550℃ Al₃Fe的密度为3.65 g/cm³, 它小于实际热浸镀Zn-55Al熔体的密度3.7 g/cm³, 可较好地解释“熔渣”上浮的现象.     

Polytetrahedral order and chemical short-range order in metallic melts

The reasons are investigated for the prepeak and the asymmetry of the second peak in the structure factor curve that are observed in a variety of metallic melts. The prepeak is observed as an additional maximum in the left wing of the main peak of the structure factor for multicomponent melts and is attributed to their chemical short-range order (CSRO). The asymmetry of the second peak in the structure factor, which is usually explained by the “icosahedral” (polytetrahedral) order in the melt, is observed both for multicomponent systems and for pure metals. However, some aluminum alloys with transition metals exhibit the two features simultaneously, which requires an explanation. An X-ray diffraction study of the liquid ternary Al_66.6Mn_16.7Co_16.7 alloy is performed at 1393 K and that of liquid copper at 1353 K, 1403 K, and 1553 K. The reverse Monte Carlo (RMC) method is used to derive structural models of these and other melts. Structural analysis of these melts is conducted using Delaunay simplices. A theoretical simulation of CSRO is performed in the model of liquid aluminum, the structure factor of which does not have these features. It is discussed that CSRO can exist in a melt regardless of the presence of the polytetrahedral order.     

液态结构与Al-Fe-Ce合金短程有序的相关性

采用Ｘ射线衍射技术研究了Ａ１０．９Ｆe０．１和Ａ１０．９Ｆe０．０５Ｃe０．０５合 金的液态结构及Ａ１０．９Ｆe０．０５Ｃe０．０５Ｃe０．０５合金非晶结构,并采用Ｄ ＳＣ热分析研究了非晶合金的晶化行为,发现液态和非晶态合金的结构因子曲线上都存在明显的预峰,所对应的化学短程有序结构随温度降低,尺寸不断增大,但其结构单元的尺寸保持不变,Ｃe的加入使液态合金中化学短程有序及其结构单元的尺寸增大,但其结构单元的     

液态结构与Al-Fe-Ce合金短程有序的相关性

采用Ｘ射线衍射技术研究了Ａｌ＿０．９Ｆｅ＿０．１和Ａｌ＿０．９Ｆｅ＿０．０５Ｃｅ＿０．０５合金的液态结构及Ａｌ＿０．９Ｆｅ＿０．０５Ｃｅ＿０．０５合金的非晶结构,并采用ＤＳＣ热分析研究了非晶合金的晶化行为．发现液态和非晶态合金的结构因子曲线上都存在明显的预峰,所对应的化学短程有序结构随温度降低,尺寸不断增大,但其结构单元的尺寸保持不变．Ｃｅ的加入使液态合金中化学短程有序及其结构单元的尺寸增大,并有利于原子间交互作用增强,从而提高非晶形成能力．预峰所对应的化学短程有序结构单元是以Ｆｅ原子为中心的二十面体准晶结构,这种结构在液态已形成,并保留在非晶中．     

铈对Al-Fe基非晶合金化学短程序的影响

采用X射线衍射及DSC热分析研究了合金成分对Al Fe Ce非晶合金化学短程序的影响。发现随铁含量增加 ,合金的X射线衍射强度曲线上的预峰向大角度偏移 ;随铈含量增加 ,合金预峰向小角度偏移 ;当Fe,Ce含量变化时 ,所对应的DSC曲线存在明显差异 ,这表明合金的晶化特征发生了变化。铈的加入有利于原子间交互作用强度的增强 ,提高化合物形成趋向及稳定性 ,并有利于非晶的形成。     

Structure and diffusion in amorphous aluminum silicate: a molecular dynamics computer simulation

The amorphous aluminum silicate (Al2O3)2(SiO2) [AS2] is investigated by means of large scale molecular dynamics computer simulations. We consider fully equilibrated melts in the temperature range 6100 K> or =T> or =2300 K as well as glass configurations that were obtained from cooling runs from T=2300 to 300 K with a cooling rate of about 10(12) K/s. Already at temperatures as high as 4000 K, most of the Al and Si atoms are fourfold coordinated by oxygen atoms. Thus, the structure of AS2 is that of a disordered tetrahedral network. The packing of AlO4 tetrahedra is very different from that of SiO4 tetrahedra in that Al is involved with a relatively high probability in small-membered rings and in triclusters in which an O atom is surrounded by four cations. We find as typical configurations two-membered rings with two Al atoms in which the shared O atoms form a tricluster. On larger length scales, the system shows a microphase separation in which the Al-rich network structure percolates through the SiO2 network. The latter structure gives rise to a prepeak in the static structure factor at a wave number q=0.5 A(-1). A comparison of experimental x-ray data with the results from the simulation shows good agreement for the structure function. The diffusion dynamics in AS2 is found to be much faster than in SiO2. We show that the self-diffusion constants for O and Al are very similar and that they are by a factor of 2-3 larger than the one for Si.