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相似文献
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1.
何安民  秦承森  邵建立  王裴 《物理学报》2009,58(4):2667-2674
采用嵌入原子势,使用分子动力学方法对金属Al不同低指数晶面的表面熔化现象分别进行了模拟.分析了熔化过程中样品结构组态的变化.模拟结果表明对于不同的自由表面,表面熔化呈现出明显的各向异性行为.Al(110)面在低于熔点的温度之下发生预熔化;(111)与(001)面都出现过热现象.与(111)面不同,(001)面发生过热现象时表面原子层为类液层,而(111)面仍然保持很好的晶格结构,即预熔化的Al(001)面在高于熔点的温度下,仍可以在很长的时间内处于相对稳定的亚稳态.由模拟得到Al的热力学熔点为950 K左右,与实验值基本符合. 关键词: 分子动力学 表面熔化 过热  相似文献   

2.
本文使用分子动力学方法对金属钨的熔化过程进行了数值模拟,分析了钨在熔化过程中的结构、系统内能变化以及表面熔化过程固-液界面变化情况,初步分析了表面熔化现象的机理。模拟过程采用嵌入原子模型(EAM)描述原子间相互作用,模拟结果表明,嵌入原子模型适合于计算固-液相变过程,表面熔化过程是由表面处最外层原子的不稳定性触发的。对于均匀熔化过程,晶体在4700 K下发生固-液相变;对于表面熔化过程,计算获得了不同温度(3800~4800 K)下的熔化速度,拟合出熔化速度公式,得到的表面熔化热力学熔点与已有实验结果基本符合。  相似文献   

3.
汤富领  陈功宝  谢勇  路文江 《物理学报》2011,60(6):66801-066801
应用分子动力学方法,采用嵌入势模型在熔点下和熔点上对Al(001),(110)和(111)表面的原子结构和自扩散现象进行研究.发现这些表面的第一层原子在低于熔点时,Al(110)面在700±10 K,Al(001)面在 860±10 K,Al(111)面在 930±10 K呈现明显自扩散且最终转变为"类液"结构,而其余各层仍保留有序状态.对这种"类液"结构进行均方位移、结构有序参数、径向分布函数和z向粒子密度分析,发现其结构和扩散行为与熔化的Al表面不同,并能在一定温度区间稳定存在.在"类液 关键词: 表面结构 分子动力学 自扩散  相似文献   

4.
利用分子动力学模拟详细研究了不同厚度的Au纳米薄膜的熔化机理和结构演变. 模拟结果表明所有Au纳米薄膜的熔化行为分为两个阶段,即表面预熔和均相熔化. 只有最外层原子出现了预熔化行为, 其他内层原子在均相熔化之前始终保持稳定的固态,这与零维的Au纳米团簇和一维的Au纳米线的预熔化行为是不同的. 同时Au纳米薄膜的熔化温度随着薄膜厚度的增加而升高. 在预熔化过程中,在原子水平上发现了所有的Au纳米薄膜的f100g晶面向f111g晶面转变的表面重建过程. 对于最薄的L2纳米薄膜,当温度低于500 K 时表面应力不能诱导这样的表面重建. 然而一维的Au纳米线在更低温度下就能够观察到了由表面应力诱导的表面重建过程. 这主要是因为Au纳米线具有更高的比表面积所导致的. 另外研究结果还表明当模拟温度达到某一特定值时,由双原子层组成的Au纳米薄膜能够分裂成一维的纳米线.  相似文献   

5.
采用耦合双温度模型的分子动力学方法对飞秒激光照射金箔的固液相变过程进行了模拟研究,利用序参数法对固液原子进行判定从而确定了金箔发生相变时的固液界面位置和温度,对基于傅立叶定律的抛物线模型和考虑非傅立叶效应的双曲线模型模拟得到的结果进行对比分析,在此基础上采用耦合双曲线模型的分子动力学方法研究了激光能量密度和脉冲宽度对金箔相变过程的影响.结果表明,当激光作用于金箔时,金箔上表面首先熔化,固液界面随时间不断向金箔底部移动,并且在相同条件下,双曲线模型下的金箔熔化深度和固液界面温度均大于抛物线模型的结果.当考虑非傅里叶效应时,激光能量密度越大,固液界面温度越高,金箔熔化时间越短;激光脉冲宽度越小,固液界面温度越大,金箔熔化速度越快.  相似文献   

6.
基于第一性原理,利用密度泛函理论(DFT)和密度泛函的微扰理论(DFPT),以及广义梯度近似(GGA),研究了过渡金属Cu的晶体结构、能量、电子能带和态密度、声子的能带结构和态密度,以及其在298.15K下的热容,体积模量,格林艾森参数和体胀系数等热力学函数并与实验值作了对比.通过分析Cu的晶格几何与能量之间的关系,讨论了金属Cu的固-液相变与晶格声子振动能量之间可能的内在联系,首次提出直接得到Cu熔化温度Tm的静力学方法,研究了熔化温度与压强的关系.计算结果与实验值符合较好,明显优于分子动力学模拟的结果.  相似文献   

7.
周化光  林鑫  王猛  黄卫东 《物理学报》2013,62(5):56803-056803
本文使用分子动力学方法对液相Cu中不同半径晶胚的生长和熔化行为进行了研究. 随着半径的增加, 晶胚生长的临界温度升高. 临界形核过冷度和晶胚半径倒数成正比关系, 这和经典形核理论一致. 由上述关系计算得到Cu的Gibbs-Thomson系数为1.12×10-7 K·m, Cu的固液界面能为0.146 J/m2, Cu的Turnbull系数为0.416, 这些计算值均与实验值一致. 关键词: 分子动力学 经典形核理论 固液界面能  相似文献   

8.
基于第一性原理,利用密度泛函理论(DFT)和密度泛函的微扰理论(DFPT),以及广义梯度近似(GGA),研究了过渡金属Cu的晶体结构、能量、电子能带和态密度、声子的能带结构和态密度,以及其在298.15 K下的热容,体积模量,格林艾森参数和体胀系数等热力学函数并与实验值作了对比.通过分析Cu的晶格几何与能量之间的关系,讨论了金属Cu的固-液相变与晶格声子振动能量之间可能的内在联系,首次提出直接得到Cu熔化温度T_m的静力学方法,研究了熔化温度与压强的关系.计算结果与实验值符合较好,明显优于分子动力学模拟的结果.  相似文献   

9.
张英杰  肖绪洋  李永强  颜云辉 《物理学报》2012,61(9):93602-093602
纳米团簇负载到基体上的结构演化和热稳定性是其走向技术应用的关键. 本文用分子动力学结合嵌入原子方法模拟了具有二十面体初始结构的Co281Cu280 混合双金属团簇在Cu(010)基体上的熔化过程, 考察了基体的Cu原子可以自由移动(自由基体)和固定(固定基体)两种条件对负载团簇熔化的影响. 发现基体条件对团簇的熔化有明显的影响. 在自由基体上团簇原子的温度-能量曲线存在明显的团簇熔化时的能量突变点, 熔点为1320 K, 低于固定基体上团簇的熔点1630 K. 在升温过程中团簇的二十面体结构会在基体表面发生外延生长. 外延团簇随着温度增加发生表面预熔, 预熔原子会逐渐向基体表面扩散形成薄层, 直至完全熔化. 自由基体上团簇原子的嵌入行为会使原子的分布状态产生不同于固定基体上的演变.  相似文献   

10.
张林  王绍青  叶恒强 《物理学报》2004,53(8):2497-2502
应用分子动力学方法模拟了大角度重位点阵数Σ=5(310)/[001]对称倾斜Cu 晶界在被升温、降温到300,800和1100 K时的晶界结构. 结果表明,随着温度的升高晶界区域的结构发生变化.在远低于块体熔点温度时,晶界就已经发生了预熔化,在晶界区域存在着晶体-熔体共存的现象. 通过对高温晶界的急冷处理,改变了晶界处的原子结构. 关键词: 分子动力学 晶界 熔化 凝固  相似文献   

11.
The modified analytic embedded-atom method and molecular dynamics simulations are applied to the investigation of the surface premelting and melting behaviours of the V(110) plane by calculating the interlayer relaxation, the layer structure factor and atomic snapshots in this paper. The results obtained indicate that the premelting phenomenon occurs on the V(110) surface at about 1800K and then a liquid-like layer, which approximately keeps the same thickness up to 2020K, emerges on it. We discover that the temperature 2020K the V(110) surface starts to melt and is in a completely disordered state at the temperature of 2140K under the melting point for the bulk vanadium.  相似文献   

12.
本文采用分子动力学结合嵌入原子多体势,模拟了铂纳米粒子在升温过程中的热稳定性和熔化机制,并利用共近邻分析方法分析了它的微结构演化过程。模拟的结果表明:铂纳米粒子的熔点明显低于体材料的熔点;由于表面层原子的结合力较弱,在升温过程中表面会首先出现预熔;纳米粒子的熔化是从表面层开始的,并随着温度的升高,熔化的表面层会逐渐向内部扩展,最终导致纳米粒子整体转变为液态结构;当温度低于表面预熔温度时,纳米粒子保持良好的晶态结构。  相似文献   

13.
We have developed a method to measure simultaneously the internal energy of bulk and the first layer atoms of a crystal. The internal energy of bulk and the surface atoms of lithium (110) have been evaluated from 22 K up to above the melting transition, applying the Debye model to the thermal broadening of the respective 1s photoemission lines. Our measurements clearly reveal two phase changes: the known liquid to solid transition and the surface melting, occurring 50 K below the bulk melting point.  相似文献   

14.
文玉华  张杨  朱梓忠  孙世刚 《物理学报》2009,58(4):2585-2589
采用分子动力学方法结合量子修正Sutton-Chen型多体力场,对由{100}面和{111}面构成的十四面体Pt纳米晶在升温过程中的热稳定性和熔化机制进行了计算机模拟研究,并引入统计半径和Lindemann指数来分析它的结构和形状演化过程. 结果表明:该纳米晶在1500 K时形状开始发生变化,并在1700 K时转变为球形. 铂纳米晶粒在1500 K时开始出现表面预熔,在1650 K时表面完全熔化并开始向内部传播,最终在1730 K时整体熔化为液态粒子. 表面预熔的出现对形状转变的发生是有利的. 关键词: 纳米晶 结构 熔化 分子动力学  相似文献   

15.
16.
The deposition growth and annealing behaviors of Cu atoms onto Cu(0 0 1) are investigated in atomic scale by molecular dynamics (MD) simulation. The results indicate that the film grows approximately in a layer-island mode as the incident energy is from 1 to 5 eV, while surface intermixing can be significantly observed at 10 eV. The surface roughness of the film decreases with increasing the incident energy, and the film after annealing becomes smoother and more ordered. These phenomena may be attributed to the enhanced atomic mobility for higher incident energy and thermal annealing. It also indicates that atomic mixing is more significant with increasing both the incident energy and substrate temperature. In addition, the peak-to-peak distances of radial distribution function (RDF) clearly indicate that the films before and after annealing are still fcc structure except for that at the melting temperature of 1375.6 K. After annealing, the film at the melting temperature returns to fcc structure instead of amorphous. Moreover, the residual stress and Poisson ratio of the film are remarkably affected by the thermal annealing. Furthermore, the density of thin film is obviously affected by the substrate temperature and annealing process. Therefore, one can conclude that high incident energy, substrate temperature and thermal annealing could help to enhance the surface morphology and promote the microstructure of the film.  相似文献   

17.
A nanosecond-time-resolution pyrometer has been developed for measuring the transient surface temperature of a solid material heated by pulsed excimer-laser irradiation. Fast germanium diodes are employed to capture the transient thermal emission signals in the wavelength range between 1.2 and 1.6 pm. The surface temperature is derived from the measured spectral thermal emission. The directional spectral emissivity is determined in situ by measuring the transient directional spectral reflectivity and applying Kirchhoffs law. The experimental results are in good agreement with numerical thermal modeling predictions. The pyrometric thermal emission measurement also yields the solid/liquid interface temperature during the pulsed excimer-laser-induced melting. The relation between the measured interface superheating temperature and the interface velocity reveals the melting kinetic relation during the high-power, short-pulse laser-induced phase-change processes.  相似文献   

18.
The theory of the superionic phase transition (bulk first-order transition) proposed in [1] is used to explain the existence of a quasi-liquid layer at an ice surface below its melting point. An analytical expression is derived for the quasi-liquid layer thickness. Numerical estimates are made and compared with experiment. Distinction is made between the present model and other quasi-liquid layer theories.  相似文献   

19.
A nanosecond-time-resolution pyrometer has been developed for measuring the transient surface temperature of a solid material heated by pulsed excimer-laser irradiation. Fast germanium diodes are employed to capture the transient thermal emission signals in the wavelength range between 1.2 and 1.6rwm. The surface temperature is derived from the measured spectral thermal emission. The directional spectral emissivity is determined in situ by measuring the transient directional spectral reflectivity and applying Kirchhoff's law. The experimental results are in good agreement with numerical thermal modeling predictions. The pyrometric thermal emission measurement also yields the solid/liquid interface temperature during the pulsed excimer-laser-induced melting. The relation between the measured interface superheating temperature and the interface velocity reveals the melting kinetic relation during the high-power, short-pulse laser-induced phase-change processes.  相似文献   

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