深过冷液态Mg-Ca合金的微观动力学行为

采用广义非定域模型赝势确定的原子间相互作用的有效偶势及等温-等压系综下的分子动力学模拟技术,研究了深过冷液态Mg-Ca合金的微观动力学行为。考察了原子体系密度自相关函数随时间、波矢及温度的变化特点。结果表明,随着温度的降低,自关联函数的关联范围增长,在深过冷区体系表现出一定程度的结构慢化现象。此外还发现,模式耦合的理论结果,在本文所涉及的过冷区范围内适用于液态Mg-Ca合金。 关键词：     

熔体初始温度对液态金属Na凝固过程中微观结构影响的模拟研究

采用分子动力学方法对熔体初始温度热历史条件对液态金属Na凝固过程中微观结构的影响，进行了模拟研究，并采用双体分布函数g(r)曲线、键型指数法和原子团类型指数法对凝固过程中的微观结构进行了分析.结果表明：液态金属Na在不同熔体初始温度条件下以1×10¹¹K/s冷速凝固时，均形成晶化结构，其中1661和1441键型或体心立方基本原子团(14 6 0 8)在凝固过程中对微观结构的转变起决定性作用.同时发现：熔体初始温度对凝固微结构有显著影响，而对液态和过冷态的微观结构影响并不明显，只有在晶化起始温度T_c附近才充分地展现出来.不同熔体初始温度对凝固结构的晶化程度有不同的影响，虽其影响程度是随着熔体初始温度的下降呈非线性变化关系的，但仍表明是可以通过改变熔体初始温度来加以控制的.原子团类型指数法(比键型指数法)更进一步表征了晶化体系中原子团的结构特征，将有利于对液态金属凝固过程中微观结构的转变机理进行更为深入的研究.     

熔体初始温度对液态金属Ni凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

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T_c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     

CuSn合金熔体结构转变及其动力学行为探索

迄今为止,人们对合金在液相线之上的熔体结构转变过程的认识仍不清晰. 本文运用电阻法、DSC热分析等实验手段,对CuSn60wt%二元合金熔体在升温及保温条件下的结构转变动力学过程进行了研究,并通过相变动力学理论探讨了转变过程的特征与微观物理机制. 分析表明：合金熔体中温度诱导的结构转变过程符合“形核-长大”类型,其动力学过程为自动催化转变模式,其中液相中新结构原子团簇的“形核率”为转变速率的主导控制因素.     

CuSn合金熔体结构转变及其动力学行为探索

迄今为止,人们对合金在液相线之上的熔体结构转变过程的认识仍不清晰. 本文运用电阻法、DSC热分析等实验手段,对CuSn60wt%二元合金熔体在升温及保温条件下的结构转变动力学过程进行了研究,并通过相变动力学理论探讨了转变过程的特征与微观物理机制. 分析表明：合金熔体中温度诱导的结构转变过程符合“形核-长大”类型,其动力学过程为自动催化转变模式,其中液相中新结构原子团簇的“形核率”为转变速率的主导控制因素.     

冷速对液态金属Mg凝固过程中微观结构演变的影响

采用分子动力学方法对不同冷速下液态金属镁(Mg)快速凝固过程中的微观结构演变进行了模拟研究.并采用能量-温度(E-T)曲线、双体分布函数、Honeycutt-Andersen键型指数法、原子团簇类型指数法(CTIM-3)以及三维可视化等方法系统地考察了凝固过程中微观结构演变与相转变过程.结果发现:在以冷速为1×10~(11)K/s的凝固过程中,亚稳态bcc相优先形成,随后大量解体,其变化规律符合Ostwald规则,系统最终形成以hcp结构为主体与fcc结构共存,中间还夹杂部分bcc结构的致密晶体结构.在1×10~(12)K/s冷速下,结晶过程呈现迟缓现象,形成bcc结构的初始温度降低,系统形成以hcp居多、与bcc和fcc三相共存的结构,且因相互竞争、相互制约而导致不易形成粗大的晶粒结构.而在1×10~(13)K/s冷速下,系统则形成以1551,1541,1431键型为主的多种非晶态基本原子团组成的非晶态结构.此外,在冷速1×10~(12)与1×10~(13)K/s之间的确存在一个形成非晶态结构的临界冷速.     

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：     

液态铝基合金微观结构及其性质的分子动力学模拟研究

利用分子动力学研究了液态铝基合金Al80Fe20和Al80Cu20在 800~2200K温度范围内的微观结构和性质的变化。扩散系数的计算结果显示两合金有着不同的动力学行为。温度大约1400K以下液态Al80Cu20的扩散系数随温度的变化比Arrhenius关系所预期的要慢些,所得结果与Brillo研究小组的实验结果基本一致。当液态铝基合金的动力学发生异常变化时,其微观二十面体短程序的含量和作用也发生相应的变化。因此,熔体的奇特动力学行为可能由于其微观局域结构短程序随着温度的变化而异常地改变而引起的。     

液态Sn的粘度及其熔体微观结构的变化

通过对液态Sn的粘度的系统测量和分析,借助DTA-TG综合热分析方法,研究了金属熔体Sn的粘度随温度变化的规律和熔体微观结构的变化.结果表明,Sn熔体的粘度随温度的变化呈明显的不连续性,根据粘度的变化可以将熔体状态分为高温区、中温区和低温区,各温区间存在粘度突变温度点.在突变温度点处,金属熔体Sn可能发生了微观结构的变化.?     

液态锂在铜的微通道中的流动行为

本文采用分子动力学方法模拟了液态锂在铜的微通道内的流动行为. 通过构建铜(111), (100)和(110)晶面的微通道内壁, 研究了液态锂在流固界面上的微观结构以及在铜微通道中的流动速度分布情况, 并探讨了微通道尺寸对液态锂流动行为的影响. 研究结果表明铜微通道内的液态锂在靠近铜固体壁附近区域呈有序的层状结构分布, 并受铜内壁晶面微观结构的影响. 铜(111)和(100)面内壁附近的液态锂有序层分布结构更明显. 外驱力作用下的液态锂在微通道内的流动速度呈抛物线分布, 流固界面和流动方向对液态锂的流动速度都会产生影响. 液态锂在铜(111)面内壁上流动的速度最大, 且出现了速度滑移; 在铜(110)面内壁上流动速度最小. 通过对不同尺寸的微通道内液态锂流动行为的研究, 发现流动速度的大小随着微通道尺寸的增加而增大, 且最大速度与微通道尺寸呈二次函数关系, 与有关理论计算结果符合得很好.     

Molecular dynamics study of phonon-mediated thermal transport in a Ni50Al50 melt: case analysis of the influence of the process on the kinetics of solidification

The phonon-mediated contribution to the thermal transport properties of liquid NiAl alloy is investigated in detail over a wide temperature range. The calculations are performed in the framework of equilibrium molecular dynamics making use of the Green–Kubo formalism and one of the most reliable embedded-atom method potentials for the intermetallic alloy. The phonon-mediated contribution to the thermal conductivity of the liquid alloy is calculated at equilibrium as well as for the steady state. The relative magnitude of the thermal conductivity decrease induced by the transition to the steady state is estimated to be less than 2% below 2000 K and less than 1% at 3000 and 4000 K. It is also found that the phonon-mediated contribution to the thermal conductivity of the liquid alloy can be accurately estimated (well within 1%) on the basis of an approximation which invokes the straightforwardly accessible microscopic expression for the total heat flux without demanding calculations of the partial enthalpies needed for the precise evolution of the reduced heat flux (pure heat conduction). On the basis of these calculations, the correspondence between the experimentally observed and modelled kinetics of solidification due to a difference in thermal conductivity is discussed.     

Computer simulation of the structure of MZr2 liquid and amorphous alloys

In the present study, we compare the structure of NiZr₂ and CuZr₂ disordered (liquid and amorphous) alloys. While Cu and Ni have similar atomic radii, the formation heats of these alloys differ by more than a factor of two. Moreover, the most stable crystal phase in the CuZr₂ alloy has the C11b lattice while the most stable phase in the NiZr2 alloy has the C16 lattice. Comparing these two alloys allows us to directly explore how the chemistry and atomic size affect the disordered phase structure. We find that all differences in the structures of the disordered alloys are readily explained by the smaller Ni–Zr separation driven by the higher heat of mixing and the structure of the disordered alloys does not necessarily resemble the local packing structure of their crystalline counterparts. Comparison of the disordered alloys and their most stable crystal phase structures explains the better glass formability of the CuZr₂ alloy.     

Structure of liquid bismuth calculated from pseudo-potentials and molecular dynamics

Earlier calculations on liquid bismuth have been done by using five conduction electrons. However, this metal presents, in the liquid state, a gap in its electronic density of states that clearly separates the s and the p bands. Thus, the number of free electrons to be considered is affected by the existence of the gap. Previous calculations on the structure of liquid bismuth with five conduction electrons did not give satisfactory results. Molecular dynamics calculations using an effective potential derived from the empty core potential (ECP) and from the local optimised model potential (OMP) are presented and compared with the results obtained with three (p) and five (s + p) conduction electrons. The results, obtained for the first time to our knowledge for liquid bismuth at different temperatures, with three conduction electrons and OMP are in very good agreement with the Waseda structural experimental data. This approach using three conduction electrons is confirmed by resistivity calculations using the t-matrix model.     

液态Au和Ag冷却过程的分子动力学模拟

采用反映原子多体相互作用的FS势模型,通过分子动力学方法研究了贵金属Au、Ag在温度2000~300 K之间的冷却过程,考察其结构变化特点,给出了冷却过程微观结构转变的重要信息.     

纳米铝热剂Al/SiO_2层状结构铝热反应的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法和反应力场势函数研究了Al/SiO_2层状纳米体系的铝热反应,模拟了在不同初始温度下(600,700,800,900,1000和1100 K)绝热反应的结构变化和能量性质,发现Al/SiO_2体系的铝热反应是自加热的氧化还原反应,当初始温度为900和1000 K时,Al经历了熔化前的一个临界状态,与SiO_2的铝热反应比较活跃,系统温度随着反应时间的增加不断升高,当初始温度为600,700,800和1100 K时,初始温度越高,在Al和SiO_2界面形成的Al-O层越薄,系统发生铝热反应达到的最终绝热温度越高,所用的时间(有效反应时间τ)越短,即界面扩散阻挡层的厚度对铝热反应的自加热速率产生了影响,初始温度为600,700,800,1100K时的自加热速率分别为3.4,3.5,4.7和5.4K/p8.A1/SiO_2体系的铝热反应析出了Si单质,与实验结果相符合。