原子尺寸差异与非晶形成能力

采用分子动力学模拟技术，研究了纯Au及AuCu合金的熔化、非晶化和晶化过程.模拟结果表明,在冷却速率为5×1011 K•s－1至4×1012 K•s－1的范围内，液态Au总是形成晶体，且冷速越快，结晶温度越低；而AuCu合金则形成非晶，且冷速越快，非晶转变温度越高.验证了原子尺寸的不匹配有利于非晶形成这一规律.     

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4×1013和4×1012 K/s时, NiAl快速凝固为无序的非晶体结构;而在较慢的8×1011 K/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Au3 Cu高温冷却过程中能量及结构转变的分子动力学模拟

用分子动力学模拟方法对液态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.     

金属铜升温熔化过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了金属铜的升温熔化过程.原子间作用势采用FS (Finnis-Sinclair)势，结构分析采用双体分布函数(PCF)、均方位移(MSD)等方法.计算结果表明,在连续升温过程中，金属铜在1444 K熔化，在该熔化点的扩散系数为4.31×10－9 m2•s－1.上述结论与实验值相当接近，并且比之采用EAM镶嵌原子势所作模拟得到的结果更佳，说明FS势可以用来处理象液铜这样较复杂的无序体系.本文指出了升温速率在金属熔化过程中所起的作用.     

液铜快速冷却过程微观结构演变的计算机模拟

利用计算机模拟了在周期性边界条件下由500个原子构成的液态Cu模型系统以 4.2 * 10~(13) K/s的速率快速凝固的全过程。模拟在FS相互作用势的基础上，通 过双体分布函数、键对分析技术、键取向序等多种方法，对液Cu快冷凝固过程的微 观结构转变特性作了分析，给出了连续快速冷凝过程中液Cu原子间依靠相互作用力 形成的独特的微观结构图像。模拟结果重现了实验值，且表明在快速冷却过程中液 Cu没有形成body center cubic结构的倾向。     

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.     

冷却速率对液态Ni凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

用分子动力学方法和EAM模型势对液态金属Ni原子系统在不同冷却速率下凝固过程中微观结构的演变进行了模拟研究.结果表明, 冷却速率对微结构演变有决定性影响, 当冷速为1.0×10¹⁴和 4.0×10¹³ K•s^-1时, 系统将形成以1551、1541和1431三种键型为主的非晶态结构. 当冷速为2.0×10¹³和 1.0×10¹² K•s^-1时, 系统将形成不同的晶态结构；前者形成以1421、1422二种键型为主的 fcc 与hcp结构共存的晶态结构；后者形成以1421键型为主的fcc 结构占绝对优势的晶态结构, 其结晶起始温度Tc分别为1073 K和1173 K.同时发现, 原子的平均配位数（最近邻数）对温度和冷速的变化相当敏感, 且其突变点正好与结晶转变温度Tc相对应, 这将为液态金属结晶转变过程的研究提供一条新途径.     

二十面体准晶对非晶形成影响的模拟

采用分子动力学模拟技术,以液态金属Ni为例,研究了在不同冷却条件下形成晶体及非晶的过程.模拟采用镶嵌原子法(EAM)作用势,得到了不同温度、不同冷却速度下Ni的径向分布函数以及原子组态变化的重要信息,利用键对分析技术探讨了二十面体准晶对非晶形成的影响.     

自由表面的Ni原子团簇的熔化

采用分子动力学模拟技术研究了不同尺寸的Ni原子团簇的熔化过程.团簇的最初构型为FCC结构.研究结果表明,原子团簇的熔化温度与原子团簇中原子的个数有关,团簇的熔化首先从表面开始,当外层原子成为液态后,整个团簇的熔化从液态层开始,直至核心区域.该熔化过程可以被称为非均质熔化,自由表面充当非均质形核位置.作为对比,对无自由表面的大块固态Ni的熔化过程也进行了模拟,其熔化温度高于实验温度约400 K.表明对无自由表面的大块固态的熔化过程,液相形成无非均质形核位置,熔化的本质过程受均质形核机理控制.     

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构进行分析,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。     

小尺寸金属团簇熔化过程的分子动力学模拟

运用分子动力学方法模拟了小尺寸金属团簇的熔化过程, 原子之间的作用采用嵌入原子法(EAM)模型, 计算了均方根键长涨落δ随温度的变化, 以及升温过程中团簇热容的变化. 包含55、56个原子的面心立方(FCC)结构Au团簇的熔化过程是基本相同的. 而同样结构和数目Cu团簇的熔化过程却呈现出不同的趋势. Cu55、Cu56在模拟过程中都出现了FCC结构到二十面体结构的转变. 但由于表面多出了一个原子, Cu56的热容曲线比Cu55多了一个峰, 体系出现了预熔化现象. 这表明小尺寸团簇的固液转变的过程与团簇的原子类型、几何结构和原子数目密切相关.     

铁磁性物质Co的液态结构分子动力学模拟

用分子动力学模拟方法在１８７３－３００Ｋ的温度范围内对液态Ｃｏ的微正则系综进行了模拟研究,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Ｃｏ的双体分布函数及原子组态变化的重要信息,当冷却速度较慢时,液态金属Ｃｏ最终形成晶态,当冷却速度较快时,液态Ｃｏ最后形成了非晶态,双体分布函数随的变化规律说明液态金属随温度的降低,有序度不断增强,利用键对分析技术对模拟结果作了深入分析,液态金属中     

金属Cu液固转变及晶体生长的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究了液态Ｃｕ在不同冷却速度下的凝固特点,模拟采用ＥＡＭ作用势,计算了不同温度,不同冷却速度下Ｃｕ的偶相关函数,结果表明ＥＡＭ作用势能很好地描述液态Ｃｕ的结构特征,当冷却速度较快时,液Ｃｕ形成非晶;当冷却速度较慢时,液Ｃｕ形成晶体,分析了不同冷却速度下体系的相变热力学及相变动力学过程,最后采用液固两层构型法,描述了Ｃｕ晶体的生长过程。     

二元合金Ag_(50)Rh_(50)从液态到非晶的分子动力学计算

本文对贵重金属银铑合金Ag50Rh50的液态结构和激冷过程进行了分子动力学模拟研究原子间作用势采用紧束缚势模拟在施加了周期性边界条件的常压状态下进行。采用了偶关联函数、键对分析技术和键取向序参数以分子动力学模拟计算方法揭示了Ag50Rh50的液态结构存在原子偏聚特征以及在快速凝固过程形成原子偏聚的不均匀非晶并与同族过渡金属进行了非晶形成能力的比较。     

Ni3Al合金液态与非晶中的原子团簇

采用常温常压分子动力学模拟技术，模拟了液态Ni3Al中原子团簇在快速凝固条件下的演变过程，模型采用的是TB(tight binding)作用势.用偶分布函数、键对和多面体等结构参数来描述快速凝固条件下团簇种类和数量的变化，并将团簇结构可视化.在2 000 K下，液态Ni3Al中团簇数量较少，且都是由缺陷二十面体构成；在4×1013 K•s－1的冷速下，团簇的数量随温度的降低不断增加，且出现完整二十面体团簇，体系最终形成了由二十面体和缺陷二十面体团簇网络所组成的非晶结构.     

贵金属Au的液态结构分子动力学模拟

用分子动力学模拟方法在1573－200K的温度范围内对液态Au的微正则系综进行了模拟研究。模拟采用或嵌原子相互作用势对时间和空间的平均，得到了不同温度下Au的润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．     

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.     

二元合金Ag50Rh50从液态到非晶的分子动力学计算

本文对贵重金属银铑合金Ag50Rh50的液态结构和激冷过程进行了分子动力学模拟研究,原子间作用势采用紧束缚势,模拟在施加了周期性边界折常压状态下进行。采用了偶关联函数,键对分析技术和键取向序参, 分子动力学模拟计算方法揭示了Ag50Rh50的液态结构存在原子偏聚特征以及在快速凝固过程形成原子偏聚的不均匀非晶,并与同族过渡金属进行了非晶形成能力的比较。     

金属Cu低指数表面熔化行为的分子动力学模

采用Mishin镶嵌原子势, 通过分子动力学方法模拟了金属Cu的低指数表面在不同温度的表面熔化行为, 分析了熔化过程中系统结构组态的变化以及固-液界面迁移情况. 金属Cu的(100)和(110)表面在低于熔点发生预熔化, 而(111)表面存在明显的过热现象. 准液体层的厚度随温度升高而增加, 热稳定性与表面的密排顺序一致, 按(111)、(100)、(110)顺序增大. 当温度高于热力学熔点时, 固液界面的移动速度与温度成正比, 外推得到热力学熔点约为1360～1380 K, 与实验结果1358 K吻合良好. 动力学系数定义为界面移动速度与过热程度的比值, 表现为明显的各向异性: k100=39 cm•s−1•K−1, k110=29 cm•s−1•K−1, k111=20 cm•s−1•K−1. k100与k110之间的比例符合collision-limited理论, (111)密排面有与其它低指数表面不同的熔化方式.     

金属Ni熔化前后结构变化的分子动力学模拟

使用Tight-binding势函数, 对FCC-Ni升温熔化过程的结构变化进行了分子动力学模拟. 在定压条件下模拟得到的Ni的熔点在1850 K与1900 K之间. 计算得到了体系在各温度下的径向分布函数和配位数分布等静态结构信息以及动力学性质. 计算得出的液体Ni的扩散系数在1900 K时约为5.02×10−9 m2•s−1, 与实验数据相符. 对液态体系中FCC短程有序结构可能发生的畸变以及由此导致的H-A键型变化进行了分析, 结合配位体构型搜索和键对分析方法计算了各温度下不同短程有序结构的分布. 计算表明, Ni在熔化之后仍保留有部分晶态短程结构, 但发生了较大的畸变, 同时液态中有少量的缺陷二十面体结构存在. 而液体Ni中大多数的配位体的几何构型介于FCC与缺陷二十面体之间.