冷却速率对液态金属Cu凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

采用Quantum Sutton-Chen(Q-SC)多体势对液态金属Cu在四个不同冷却速率下的凝固过程进行了分子动力学模拟研究. 通过双体分布函数、键型指数、配位数、均方位移及可视化分析, 结果表明：冷却速率对液态金属Cu的微观结构演变有决定性影响. 当冷却速率为1.0×10¹⁴K/s时得到非晶态结构；当冷速分别为1.0×10¹³K/s，1.0×10¹²K/s和1.3×10¹¹K/s时，系统形成以1421键型为主体的面心立方(fcc)与六角密集(hcp)共存的混合晶体结构；且其结晶温度分别为373K，773K和873K，即冷速越慢，其结晶温度越高，结晶程度也越高；且冷速越慢，1421键型越多，混合晶体中面心立方(fcc)结构所占的比例越高. 同时发现，原子的平均配位数的变化与1551，1441，1661键型的变化密切相关, 反映出体系对称性结构的变化规律与配位数的变化有关. 在可视化分析中，进一步采用中心原子法展现出非晶态与晶体结构的2D截面，及在3D下混合晶体中两个基本原子团分别为面心立方(fcc)与六角密集(hcp)基本原子团的具体结构. 关键词： Q-SC多体势 液态金属Cu 凝固过程 分子动力学模拟     

液态合金Ni3Al慢冷过程的计算机模拟

采用F-S多体势对液态合金Ni3Al在4×1011K·s-1的冷速下冷却时的微观结构及其转变机制进行了分子动力学模拟,得到了不同冷速下各温度的双体分布函数;采用HA键型指数法和键取向序对其结构进行了分析,结果表明Ni3Al出现明显结晶,晶体的形成过程中有能量突变.模拟得到的扩散系数值与实验值基本吻合.     

贵金属Au冷却过程中结构及能量变化的分子动力学计算机模拟

通过分子动力学方法,研究了不同冷速下贵金属Ａｕ在温度２０００～３００Ｋ的冷却过程中微观结构的变化特点,结果发现,冷却速度对Ａｕ的微观结构产生重要影响,采用偶关联函数和键对分析技术对原子局域团簇结果者分析,并考察了冷却过程中原子势能随温度的变化,比较了Ａｕ的微观结构转变与能量变化的对应关系,从能量转化的角度对冷却过程中Ａｕ的结构变化进行了说明。     

纯铝熔体微观结构演变及液固相关性研究…

对液态Ａｌ在不同冷速下的微观结构及其转变机制进行了分子动力学模拟,模拟采用紧束缚势,得到了不同温度、不同冷速下,Ａｌ的双体分布函数;采用ＨＡ键型指数法统计了各种小原子团在不同温度下所占比例,得到原子组态变化的重要信息．结果表明,在冷却速率较慢时,液态金属Ａｌ最终形成晶态,当冷却速率较快时,液态Ａｌ最终形成非晶态;液态金属中的键对是液态Ａｌ的基本构成单元,液态Ａｌ在形成晶体时,１４２１,１４２２键对起非常重要的作用;而１５５１,１５４１键对对非晶的形成有重要的影响 关键词：     

液态合金NiAl凝固过程中微观结构转变的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法对液态NiAl凝固过程进行了研究 ,考察了不同冷却速度下液态NiAl结构变化特点 ,原子间相互作用势采用F S多体势 ,结构分析采用键取向序和对分析技术 .计算结果表明 ,冷却速度对液态NiAl结构转变有重要影响 ,在不同的冷却速度下 ,NiAl凝固过程出现了明显不同 ,冷速为 4× 10 13 和4× 10 12 K/s时 ,NiAl快速凝固为无序的非晶体结构 ;而在较慢的 8× 10 11K/s冷速下 ,NiAl凝固为晶态结构 .给出了不同冷却速度下液态NiAl结构转变的微观信息 .     

耐蚀合金Al3Ni和Ni3Al液态冷凝过程的比较研究

采用F S多体势对液态合金Al3Ni和Ni3Al在不同冷却速度下的微观结构及其转变机制进行了分子动力学模拟 ,得到了不同冷速下各温度的双体分布函数 ;采用HA键型指数法对其结构进行了分析 ,结果表明 :Al3Ni在两种冷速下均以非晶的形式出现 ,只是慢冷时体系的有序度略有升高 ;而Ni3Al的结构及能量转变受冷速影响较大 ,快冷时形成非晶 ,而慢冷时出现明显结晶 ;同样冷速下Al含量较少的Ni3Al体系的有序度高 ,更易形成晶体 ,晶体的形成过程中有能量突变 .     

快速冷却条件下银的比热及玻璃化过程的分子动力学模拟

本文采用以嵌入原子模型为基础的分子动力学方法对液态银快速冷却条件下的比热及玻璃化过程进行了模拟，得到了银的比热及其与温度的关系．同时，对快速冷却条件下银的结构特性以及动力学特性进行模拟和分析，结果表明在所模拟的冷却速率下，银在从 １２００ Ｋ冷却到 １０００ Ｋ的过程中发生了玻璃化转变，其玻璃化温度在 １０００ Ｋ左右．     

铁磁性物质Ni的液态结构的分子动力学模拟

用分子动力不模拟方法在１８７３－３００Ｋ对液态Ｎｉ的微正则系统进行了模拟研究。模拟采用ＥＡＭ相互作用势对时间和空间的平均,得到了不同温度下Ｎｉ的双体分布函数及原子组态变化的重要信息,并利用键对分析技术对模拟结果作了深入讨论。     

耐蚀合金Au3Cu高温冷却过程中能量及结构转变的分子动力学模拟

用分子动学模拟方法对液态Au3Cu冷却过程进行了研究,考察了不同冷却速度下Au3Cu结构变化特点,原子间相互作用势采用F-S多体势,结构分析采用键取向序和对分析技术。计算结果表明,冷却速度对液态Au3Cu能量及结构转变有重要影响,给出了不同冷却速度下液态Au3Cu结构转变的微观信息。     

Ni_(50)Al_(50)合金的液固转变及晶体生长过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟技术研究了液态Ni50 Al50 合金在不同冷速下的凝固特点 ,模拟采用EAM作用势 ,计算了不同温度 ,不同冷速下Ni50 Al50 的偶分布函数。结果表明EAM作用势能很好地描述液态Ni50 Al50 的无序结构 ,在快速凝固条件下 ,液态Ni50 Al50 形成非晶 ,当冷速较慢时 ,液态Ni50 Al50 形成晶体 ,分析了不同冷速下体系的相变热力学及相变动力学特点。最后采用液固两层构型法 ,清楚地观察到Ni50 Al50 晶体生长的全过程。     

Hydrogen permeability of thin condensed Pd–Cu foil: Dependence on temperature and phase composition

The hydrogen permeability of thin (about 4 μm thick) magnetron-sputtered Pd–Cu foil and structural transformations during temperature cycling (heating–cooling process) are studied. It is found that the hydrogen permeability is maximal when the content of the β-phase is 100%. Upon annealing of Pd–Cu alloy in hydrogen, the temperature range where a regular structure exists expands.     

热镀铜层冷凝过程的分子动力学模拟

采用常温、常压分子动力学模拟方法和FS(Finnis Sinclair)势 ,研究了在周期性边界条件下由 5 0 0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Cu的凝固行为 ,得到了不同温度、不同冷却速率下Cu的双体分布函数 ;采用HA键型指数法统计了各种小原子团在不同温度下所占比例 ,采用键取向序分析了体系降温全过程的局域取向对称性 ,得到原子体系微观结构组态变化的重要信息 ;最后 ,利用能量分析的方法对体系微观结构的变化进行了说明 ,给出了液态Cu冷凝过程中微观结构转变的重要信息 .     

节流过程中的致冷与致热分析

在真实气体物态方程中,压强和体积的修正项导致了节流过程的致冷和致热．通过对范德瓦耳斯方程的分解,从理论上得到了压强的修正项导致气体致冷,体积的修正项导致气体致热的结论．结合节流过程,从实验角度进一步分析了致冷和致热的物理原因．最后,从真实气体分子相互作用势的角度出发,探讨了分子间的吸引作用导致气体致冷的机理．     

Influence of Cd addition on the phase transformations of β Cu–Al alloys

Cu–Al alloys in the hyper- and hypoeutectoid region with addition of Cd are studied. The phase transformation sequence during continuous heating and cooling has been followed by resistometry, calorimetry, and optical microscopy.     

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.     

双光腔耦合下机械振子的基态冷却

机械振子的基态冷却是腔量子光力学中的基本问题之一.所谓的基态冷却就是让机械振子的稳态声子数小于1.本文通过光压涨落谱和稳态声子数研究双光腔光力系统(标准单光腔光力系统中引入第二个光腔,并与第一个光腔直接耦合)的基态冷却.首先得到系统的有效哈密顿量,然后给出朗之万方程和速率方程,最后分别给出空腔和原子腔的光压涨落谱、冷却率和稳态声子数.通过光压涨落谱、冷却率和稳态声子数表达式,重点讨论空腔时机械振子的基态冷却,发现当满足最佳参数条件(机械振子的冷却跃迁速率对应光压涨落谱的最大值,而加热跃迁速率对应光压涨落谱的最小值)时,机械振子可以被冷却到稳态声子数足够少.此外分析:当辅助腔内注入原子系综时,若参数选择恰当可能更利于基态冷却.     

激光诱导间质热疗的深低温流体冷却方法

为防止激光诱导间质内热疗治疗肿瘤时激光光纤加热段周围组织的炭化,本文提出了一种采用深低温流体对激光光纤及其临近组织进行降温冷却的方法.为验证该方法的可行性,本文对采用该方法后激光间质内热疗过程中组织的传热问题进行了深入的数值研究.结果表明,深低温流体冷却方法可避免局部高温对组织的炭化,并显著扩展有效加热范围,从而对肿瘤实施高效的热凝固.     

Thermal and structural characterization of Cu–Al–Mn–X (Ti,Ni) shape memory alloys

In this study, the Cu–Al–Mn–X (X = Ni, Ti) shape memory alloys at the range of 10–12 at.% of aluminum and 4–5 at.% manganese were produced by arc melting. We have investigated the effects of the alloying elements on the transformation temperatures, and the structural and the magnetic properties of the quaternary Cu–Al–Mn–X (X = Ni, Ti) shape memory alloys. The evolution of the transformation temperatures was studied by differential scanning calorimetry with different heating and cooling rates. The characteristic transformation temperatures and the thermodynamic parameters were highly sensitive to variations in the aluminum and manganese content, and it was observed that the nickel addition into the Cu–Al–Mn system decreased the transformation temperature although Ti addition caused an increase in the transformation temperatures. The effect of the nickel and the titanium on the thermodynamic parameters such as enthalpy and entropy values was investigated. The structural changes of the samples were studied by X-ray diffraction measurements and by optical microscope observations at room temperature. It is evaluated that the element Ni has been completely soluble in the matrix, and the main phase of the Cu–Al–Mn–Ni sample is martensite, and due to the low solubility of the Ti, the Cu–Al–Mn–Ti sample has precipitates, and a martensite phase at room temperature. The magnetic properties of the Cu–Al–Mn, Cu–Al–Mn–Ni and Cu–Al–Mn–Ti samples were investigated, and the effect of the nickel and the titanium on the magnetic properties was studied.