金属熔体黏度与结构相关性的分子动力学模拟

运用EAM(embed atom method)作用势，采用非平衡分子动力学模拟获得Al熔体的偶分布函数与黏度数值随温度的变化曲线，偶分布函数的计算结果与实验值符合得较好.对模拟所得到的黏度数据编程实现黏度的Arrhenius公式拟合，得到激活能E.并利用模拟所得到的黏度值及激活能对Lennard-Jones(L-J)作用势进行修正，获得黏度与偶分布函数及原子间相互作用势之间的关系式，两条黏度拟合曲线与分子动力模拟结果符合得比较好，说明拟合程序的编写是比较成功的，实现了对L-J作用势的修正.该研究为金属及合金原子间相互作用势的建立提供了新的思路. 关键词： 非平衡分子动力学模拟 L-J作用势修正 Al熔体 结构与黏度相关性     

紧束缚势和修正的嵌入原子势计算液态Sn双体相关函数差异

对500个Sn原子分别用两种模型（紧束缚势和修正的嵌入原子势）计算了400℃~1700℃温度范围内纯Sn的双体相关函数g（r）。将计算结果与实验数据进行了对比分析,发现两种计算结果都能基本上反映液态Sn的结构及其随温度的变化情况：原子最近邻距离与实验结果相近;随着温度降低,双体相关函数第一峰变得尖锐,第二峰变得明朗。修正的嵌入原子势模型得到的双体相关函数的第一峰右侧有个突起的肩膀,这在实验结果中也被发现,而紧束缚势模型得到的双体分布函数肩膀不明显。     

紧束缚势和修正的嵌入原子势计算液态Sn双体相关函数差异

对500个Sn原子分别用两种模型(紧束缚势和修正的嵌入原子势)计算了400℃～1700℃温度范围内纯Sn的双体相关函数g(r).将计算结果与实验数据进行了对比分析,发现两种计算结果都能基本上反映液态Sn的结构及其随温度的变化情况:原子最近邻距离与实验结果相近;随着温度降低,双体相关函数第一峰变得尖锐,第二峰变得明朗.修正的嵌入原子势模型得到的双体相关函数的第一峰右侧有个突起的肩膀,这在实验结果中也被发现,而紧束缚势模型得到的双体分布函数肩膀不明显.     

fcc结构过渡金属(100)表面上杂质与吸附原子的相互作用

用Allan的晶体表面模型,导出了紧束缚固体fcc(100)表面格林函数的解析表达式。用格林函数方法,讨论了fcc(100)表面上原子的化学吸附能以及替代杂质与吸附原子相互作用的一般性质。定性地预言了Ni,Pd,Pt(100)表面上过渡金属杂质对吸附H,O影响的趋势。 关键词：     

氢在担载金属表面的吸附研究

应用格林函数方法在紧束缚近似下研究了氢在担载金属表面的吸附性质。采用自洽的Anderson-Newns吸附模型,对氢在Pt/ZnO,Cu/ZnO和Ni/ZnO三种担载式复合体系表面的吸附能△E、吸附态能级E_ad作了计算,并讨论了金属簿层在ZnO衬底上的沉积厚度及金属-衬底相互作用对氢在该类复合体系表面的吸附性质的影响。计算表明,金属-衬底相互作用越强,氢在Pt(Cu,Ni)/ZnO体系表面的吸附能及电荷转移量越小。金属-衬底相互作用抑制了氢在金属表面的吸附。衬底对金属表面吸附性质的影 关键词：     

超短激光打孔中快速相变的格子玻尔兹曼模拟

采用双重分布函数的格子玻尔兹曼模型，对单脉冲激光金属打孔过程中的快速相变传热进行研究.模型考虑了金属材料熔化后熔体的流动换热，并采用浸没移动边界方案对过程中的固液界面进行追踪.采用纯导热模型和考虑对流的换热模型计算，将结果和试验进行对比，结果表明：在激光打孔过程中熔体的流动对相变传热产生较大影响，采用考虑流动换热模型的结果与实验更接近.进而对熔化速度、熔化深度以及温度场的变化进行分析，并探讨不同激光工艺参数对相变过程的影响.模拟发现一个脉冲结束后，激光的脉宽越大，孔深越小，孔径越大，且最高温度较短脉冲激光越低.     

碳纳米管量子点的电子输运

在紧束缚近似下，利用常量相互作用模型和Landauer-Bütticker公式，计算了扶手椅型和金属锯齿型碳纳米管量子点的电导。发现，根据碳纳米管量子点的长度的不同，扶手椅型碳纳米管量子点的电导可以具有两电子或四电子的壳层结构。而锯齿型碳纳米管量子点的电导却仅有四电子的壳层结构，与长度无关；这些理论结果与之前的实验结果符合的很好。     

金属-半导体多层超薄共格结构(LUCS)的电子结构

Allender,Bray和Bardeen建议的激子超导体是由金属和半导体构成的一种多层超薄共格结构(LUCS)。我们曾经在紧束缚近似下,用格林函数技术,研究了金属-金属LUCS的电子结构。本文是按相似的方法对于金属-半导体LUCS进行的计算和结果。所获得的电子结构可有助于详细地研究ABB模型的超导体。 关键词：     

As吸附在InP(110)表面电子性质的理论研究

利用形式散射的格林函数方法，研究了As在InP(110)表面不同吸附结构的电子性质.体材料采用实用的经验紧束缚近似方法的哈密顿，分别计算了As-P交换作用和形成外延连续层结构表面态的性质，指出了表面态和表面共振态产生的原因.在计算中，一些表面紧束缚相互作用参数进行了调整，所得结果好于其他理论方法. 关键词：     

钴和铁熔体短程序的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟研究了金属钴和铁熔体从普通液态到过冷液态普通微观结构的性质.所计算两体分布函数与可获得的实验结果基本一致,从普通液态到过冷液态的局域结构中的原子配位数为11和12的分布几率随着温度的降低而变小,而原子的配位数大于12的分布几率反而增加,角分布函数位于55.有一个明显的峰,位于110°有一个宽展的峰,位于150°有一个肩膀,表明金属钴和铁熔体的微观局域结构要比规则的二十面体团簇的结构复杂得多.我们的模拟结果表明金属熔体中的二十面体短程序随着温度的降低而增加,并在过冷液态中而占优势.     

飞秒激光辐照铝靶产生快电子发射的实验和模拟研究

采用实验和数值模拟研究了飞秒激光辐照铝靶产生的快电子发射.实验中,在主脉冲前加上一个预脉冲产生预等离子体,然后主脉冲与预等离子体作用产生快电子.在激光反射方向附近,实验测量的快电子束发射与数值模拟的结果高度地一致;在靶背面,发射的快电子的数目小于数值模拟的结果,原因在于快电子在靶内输运受到电荷分离场和碰撞的影响;在数值模拟中未出现的,沿靶表面发射的快电子束,是由表面准静态电磁场的禁闭效应产生.     

飞秒激光辐照铝靶产生快电子发射的实验和模拟研究

采用实验和数值模拟研究了飞秒激光辐照铝靶产生的快电子发射。实验中，在主脉冲前加上一个预脉冲产生预等离子体，然后主脉冲与预等离子体作用产生快电子。在激光反射方向附近，实验测量的快电子束发射与数值模拟的结果高度地一致；在靶背面，发射的快电子的数目小于数值模拟的结果，原因在于快电子在靶内输运受到电荷分离场和碰撞的影响；在数值模拟中未出现的，沿靶表面发射的快电子束，是由表面准静态电磁场的禁闭效应产生。     

Neutralization process of Xe^q＋ ion grazing on Al（111） surface

A code has been developed to simulate the neutralization and grazing process of slow highly charged ion Xe^q＋ on Al（111） surface under the classical-over-the-barrier model. The image energy gain of Xeq＋ ions are calculated and compared with experiment data. The simulation results of image energy gain are in good agreement with the experiment data. Meanwhile, in the present work, the reflection coefficient of incident Xe^q＋ on Al（111） surface as a function of the incidence angle, energy and charge state is also studied.     

液态金属急冷过程中微观结构转变的研究

本文对液态金属Ａｌ在溶态及急冷过程中的微观结构及其转变进行了分子动力学模拟研究。发现在由ＨＡ（Ｈｏｎｅｙｃｕｔ－Ａｎｄｅｒｓｅｎ）健型指数所确定的双锥体原子团结构的数目随急冷温度变化的关系曲线上存在着二个明显的转变点。第一个点与熟知的玻璃转变温度Ｔｇ相吻合；而第二个点则为新发现的低温端相交点Ｔｇ２。这一结果为用分子动力学方法从微观层次上研究结构相变过程提供了一条新途径。     

Modeling the formation of local highly aluminum‐doped silicon regions by rapid thermal annealing of screen‐printed aluminum

The formation of local highly aluminum‐doped (Al‐p⁺) regions by rapid thermal annealing (firing) of screen‐printed aluminum strongly depends on the temperature profile and the contact geometry. We measure the local Al‐p⁺ layer thickness W_Al‐p+ as a function of the point and line contact size. Using quantitative yet simple analytical modeling, the time‐dependent silicon concentration in the Al melt is described by elementary differential equations. From this we calculate W_Al‐p+ and find agreement with the measurements. In contrast to the formation of full area Al‐p⁺ layers we find a smaller silicon concentration at the end of the firing process compared to the equilibrium concentration. This is a result of the process dynamics such as the dissolution rate of solid silicon and the transport of silicon in the Al melt. (© 2012 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

用FS多体势模型模拟金属铜的冷却过程

采用常温、常压分子动力学模拟方法模拟了在周期性边界条件下由500个原子构成的液态Cu模型系统的凝固过程,考察了不同降温速率下液态Cu的凝固行为.模拟结果很好地重现了实验值.模拟中原子间作用势采用FS势,结构分析采用双体分布函数、对分析技术、内能、均方位移等方法,得到了原子体系微观结构组态变化的重要信息,并利用能量分析的方法对体系微观结构的变化进行了说明.     

高能超声制备碳纳米管增强AZ91D复合材料的声场模拟

建立了高能超声制备碳纳米管增强AZ91D复合材料的声场计算模型, 并采用有限元方法计算了20 kHz超声直接作用下AZ91D熔体的声场分布, 熔体声场呈辐射状分布, 距离声源越远, 声压幅值越低. 采用超声作用下单一气泡变化模型描述超声作用下AZ91D 熔体中的空化效应, 通过对Rayleigh-Plesset方程的求解, 得到了不同声压作用下气泡的变化规律, 获得了声压幅值与熔体空化效应的关系, 声压幅值越大, 气泡溃灭半径阈值越小, 熔体发生空化效应越容易. 计算了固定坩埚尺寸、不同超声探头没入熔体深度情况下的声场, 得到了超声探头最优没入深度为30 mm左右. 将声场计算结果以及AZ91D熔体中空化效应的发生规律进行综合分析, 得到了超声功率对有效空化区域的影响规律, 超声功率较大时, 有效空化区域体积随超声功率近似成线性增大. 最后, 通过甘油水溶液超声处理实验, 验证了模拟计算的准确性.     

家用空调冷凝器的仿真与实验研究

为了缩短对家用空调冷凝器的性能研究时间和开发新产品的周期,开发了冷凝器仿真程序。利用分布参数模型对家用空调冷凝器进行仿真计算,并设计建立了冷凝器实验装置,对仿真结果进行实验验证。对冷凝器进行了在不同风速,不同冷凝温度下的实验,进行分析得到实验结果。并将其与仿真程序的计算结果进行了比较。通过比较证明了仿真结果和实验结果总体变化趋势一致;在相同工况下,模拟换热量的数值比实验换热量要低7.7%~12%;由此验证了仿真程序的可行性。     

Partial pair correlation functions and viscosity of liquid Al–Si hypoeutectic alloys via high-energy X-ray diffraction experiments

The liquid structure of Al–Si hypoeutectic binary alloys was characterized by diffraction experiments using a high-energy X-ray (synchrotron) beam source. The diffraction experiments were carried out for liquid pure Al, Al–3?wt% Si, Al–7?wt% Si, Al–10?wt% Si and Al–12.5?wt% Si alloys at several temperatures. The salient structure information such as structure factor (SF), pair distribution function (PDF), radial distribution function (RDF), coordination number (CN) and atomic packing densities (PD) were quantified as a function of Si concentration and melt temperatures. Reverse Monte Carlo (RMC) analysis was carried out using the diffraction experimental data to quantify the partial pair correlation functions, such as partial structure factor, partial pair distribution function (PPDF) and partial radial distribution function. Furthermore, the partial pair distribution function and the liquid atomic structure information were used in a semi-empirical model to evaluate the viscosity of these liquid alloys at various melt temperatures. The results show that the viscosity determined by semi-empirical methods using the atomic structure information is in good agreement with the experimentally determined viscosity values.