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采用分子动力学方法对六种不同冷速对原子尺寸相差较大的液态合金Ca50Znso凝固过程中微观结构演变的影响进行了模拟研究,并采用双体分布函数、Honeycutt—Andersen(HA)键型指数法、原子团类型指数法(CTIM一2)、可视化等方法进行了深入分析,结果表明:系统存在一个临界冷速,介于和5×10^11K/s与1×10^11K/s之间,在临界冷速以上(如1×10^11K/s,1×10^11K/s,1×10^11K/s和5×10^11K/s)时,系统形成以1551,1541,1431键型或二十面体基本原子团(12012000)等为主体的非晶态结构;在临界冷速以下时,系统形成以1441和1661键型或bcc基本原子团(1460800)为主体(含有少量的hcp(1200066)和fcc(12000120)基本原子团)的部分晶态结构.在非晶形成的冷速范围内,其总双体分布函数的第一峰明显分裂成与近邻分别为Zn—Zn,Ca—Zn,Ca—Ca相对应的三个次峰;且随着冷速的下降,同类原子近邻的次峰峰值升高、异类原子近邻的次峰峰值下降;Zn原子容易偏聚,随着冷速降低,二十面体的数量增多,非晶态结构也越稳定.在晶态形成的冷速范围内,Zn原子己大量偏聚形成大块bcc晶态结构,Ca原子也部分形成hcp和fcc晶态结构. 相似文献
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采用量子 Sutton-Chen多体势, 对熔体初始温度热历史条件对液态金属Ni快速凝固过程中微观结构演变的影响进行了分子动力学模拟研究. 采用双体分布函数g(r)曲线、键型指数法、原子团类型指数法和三维可视化等分析方法对凝固过程中微观结构的演变进行了分析. 结果表明: 熔体初始温度对凝固微结构有显著影响, 但在液态和过冷态时的影响并不明显, 只有在结晶转变温度Tc附近才开始充分显现出来. 体系在1×1012 K/s的冷速下, 最终均形成以1421和1422键型或面心立方(12 0 0 0 12 0)与六角密集(12 0 0 0 6 6) 基本原子团为主的晶态结构. 末态时, 不同初始温度体系中的主要键型和团簇的数目有很大的变化范围, 且与熔体初始温度的高低呈非线性变化关系. 然而, 体系能量随初始温度呈线性变化关系, 初始温度越高, 末态能量越低, 其晶化程度越高. 通过三维可视化分析进一步发现, 在初始温度较高的体系中, 同类团簇结构的原子出现明显的分层聚集现象, 随着初始温度的下降, 这种分层现象将被弥散开去. 可视化分析将更有助于对凝固过程中微观结构演变进行更为深入的研究.
关键词:
液态金属Ni
熔体初始温度
微观结构
分子动力学模拟 相似文献
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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 相似文献
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液态金属急冷过程中微观结构转变的研究 总被引:2,自引:0,他引:2
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。 相似文献
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