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。     

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。     

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 .     

液态铝基合金微观结构及其性质的分子动力学模拟研究(英文)

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.     

熔体局部结构的分子动力学模拟研究

计算机技术的迅速发展使分子动力学模拟成为可能。这是一种直接方法用以更详细地了解液态的结构。文章介绍在分子动力学模拟产生的一系列平衡瞬态构型基础上的等近邻键序参数方法和使用这一方法对若干熔体局部结构的研究，包括若干碱金属卤化物熔盐，ＣａＦ２快离子态和熔融态，熔融态ＺｎＣｌ２和Ｒｂ２ＺｎＣｌ４，ＢＢＯ熔体和晶体生长母液等。     

液态金属In凝固过程中微观结构转变的模拟研究

采用分子动力学方法对液态金属In的快速凝固过程进行计算机模拟跟踪研究.运用HA键型指 数法和原子成团类型指数法分析了金属原子In的成键类型和形成的原子团簇结构.发现：与通常的液态金属(如Al)相反，随着温度的降低，二十面体及与二十面体相关的1 551 键越来越少；与四方体，六角密堆积相关的1421，1422和1431键数目总和变化很小；而与菱 面体相关的132l，1311，1301和1201的数目却随着温度的降低而显著增加，逐渐占据优势 .最后形成一种新型的以菱面体结构为主、夹杂着立方体(fcc，bcc) 关键词： 液态金属In 微结构转变 团簇结构 分子动力学 计算机模拟     

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.     

液态金属Ga急冷凝固中微观结构转变的模拟研究

采用分子动力学方法对液态金属Ga的快速凝固过程进行计算机模拟跟踪研究,运用HA键型指数法和原子团类型指数法分析了金属原子Ga的成键类型和形成的基本原子团结构.发现:与通常的液态金属(如Al)相反,随着温度的降低,二十面体及与二十面体相关的1551, 1541键型数目明显下降;与立方体(fcc,bcc),六角密集结构相关的1421,1422键型数目明显增加;而与菱面体相关的1321,1311键型的数目却显著增加,逐渐占据优势.最后形成一种新型的以菱面体结构为主、夹杂着立方体(fcc,bcc)、六角密集(hcp)等团簇结构所组成的非晶态结构.这正是非晶态金属Ga的g(r)曲线分裂的第二峰的顺序为前低后高,而与非晶态金属Al的g(r)曲线(其分裂的第二峰的顺序为前高后低)明显不同的微观结构上的物理根源.     

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     

孔洞和空位对单晶铝力学性能影响的分子动力学研究

采用分子动力学方法模拟含孔洞的单晶铝单轴拉伸过程,研究晶向、孔洞体积分数、空位体积分数等对孔洞生长的影响.结果表明：对于不同的晶向,决定孔洞生长变形的微观机制不同.[010]晶向单轴拉伸情况下,形变机制主要是｛111｝面位错引起的堆垛层错;[111]晶向单轴拉伸情况下,形变机制主要是位错的移动、堆积与发射.此外,孔洞及空位的体积分数对[010]、[111]晶向的孔洞生长过程也有着明显的影响.总的来说,随着孔洞或者空位体积分数的增加,材料的杨氏模量变小,屈服强度、屈服应变下降.     

Molecular Dynamics Simulations of Liquid Phosphorus at High Temperature and Pressure

By performing ab initio molecular dynamics simulations, we have investigated the microstructure, dynamical and electronic properties of liquid phosphorus （P） under high temperature and pressure. In our simulations, the calculated coordination number （CN） changes discontinuously with density, and seems to increase rapidly after liquid P is compressed to 2.5 g/cm3. Under compression, liquid P shows the first-order liquid-liquid phase transition from the molecular liquid composed of the tetrahedral P4 molecules to complex polymeric form with three-dimensional network structure, accompanied by the nonmetal to metal transition of the electronic structure. The order parameters Q6 and Q4 are sensitive to the microstructural change of liquid P. By calculating diffusion coefficients, we show the dynamical anomaly of liquid P by compression. At lower temperatures, a maximum exists at the diffusion coefficients as a function of density; at higher temperatures, the anomalous behavior is weakened. The excess entropy shows the same phenomena as the diffusion coefficients. By analysis of the angle distribution functions and angular limited triplet correlation functions, we can clearly find that the Peierls distortion in polymeric form of liquid P is reduced by further compression.     

量子分子动力学模拟液体钚的输运性质

采用第一原理分子动力学（QMD）方法模拟液体钚的输运性质.计算的粘性和扩散系数在较低温度时与文献有明显差异,在实验测量范围内,模拟结果与实验一致,温度升高时数值模拟结果趋于一致.利用QMD的模拟结果计算了应力自相关函数和速度自相关函数,结果表明：在温度较低时,液体钚呈现明显的强关联特性.对于具有强关联特性的液体,利用较短时间的QMD模拟结果,通过简单e指数拟合外推到t→∞得到的扩散系数和粘性具有较大偏差,这是造成本文模拟结果与文献结果出现差异的主要原因.通过增加QMD模拟时间步数,获得了更为准确的输运性质.     

Melting Behaviour of Shell-symmetric Aluminum Nanoparticles: Molecular Dynamics Simulation

用基于镶嵌原子方法势能的分子动力学模拟研究了含有561个原子的铝纳米粒子. 利用总势能和比热来计算铝纳米粒子的熔点：二十面体、十面体、切去顶端的八面体铝纳米粒子的熔点分别是540±10、500±10和520±10 K. 均方位移、键参数和回转半径的变化趋势与势能和比热的变化一致. 通过拟合均方位移得到了Kohlraush-William-Watts弛豫法则中的弛豫时间和伸缩参数,计算表明在高温区域弛豫时间和温度之间遵循标准阿伦尼乌斯关系.     

含过渡金属铜离子的西佛碱型液晶化合物的结构分析

通过红外光谱和拉曼光谱的研究表明,在金属配合物ＶＯＨ１２－Ｃｕ中,尾链以全反式构象存在,且流动性增加,同时由于羰基于上的氧与另一分子中的配位中心离子铜之间存在相互作用,氧向铜提供电子,使分子呈现交错层状排列,既分子Ａ中羰基的位置与分子Ｂ中铜的位置上下对应,分子Ｂ中羰基的位置与分子Ｃ中铜的位置上下对应。     

Study of Friction between Liquid Crystals and Crystalline Surfaces by Molecular Dynamic Simulations

The lubrication characteristics of liquid crystal (LC) molecules sheared between two crystalline surfaces obtained from molecular dynamics (MD) simulations are reported in this article. We consider a coarse-grained rigid bead-necklace model of the LC molecules confined between two atomic surfaces subject to different shearing velocities. A systematic study shows that the slip length of LC lubrication changes significantly as a function of the LC-surface interaction energy, which can be well described though a theoretical curve. The slip length increases as shear rate increases at high LC-surface interaction energy. However, this trend can not be observed for low interaction energy. The orientation of the LC molecules near the surface is found to be guided by the atomics surfaces. The influence of temperature on the lubrication characteristics is also discussed in this article.     

AlCrFeCuNi高熵合金力学性能的分子动力学模拟

高熵合金具有传统合金无法比拟的高强度、高硬度和高耐磨耐腐蚀性,具有广阔的应用前景。为研究AlCrFeCuNi高熵合金(High entropy alloy,HEA)在轴向载荷作用下的力学性能,采用分子动力学方法,模拟高熵合金的实验制备过程并建立原子模型,研究温度和Al的含量对AlCrFeCuNi高熵合金力学性能的影响,从材料学角度分析了变形过程及其具有高塑性的原因。模拟结果表明,AlCrFeCuNi高熵合金在拉伸载荷作用下依次经历弹性、屈服、塑性3个变形阶段。在屈服阶段,开始出现孪晶和层错,孪晶和层错的产生和生长是合金产生不均匀塑性变形的主要原因之一。高熵合金的杨氏模量和屈服应力随着Al含量的增加近似线性降低,同时具有很强的温度效应,温度越低,Al含量越小,其杨氏模量和屈服应力的下降幅度越大。     

Molecular Dynamics Study of Effects of Si-Doping Upon Structure and Mechanical Properties of Carbon Nanotube

In this paper, a Si-doped single-walled carbon nanotube (SWCNT) (7,7) and several perfect armchair SWCNTs are investigated using the classical molecular dynamics simulations method. The inter-atomic short-range interaction is represented by empirical Tersoff bond order potential. The computational results show that the axial Young's modulus of the perfect SWCNTs are in the range of 1.099 ± 0.005 TPa, which is in good agreement with the existing experimental results. From our simulation, the Si-doping decreases the Young's modulus of SWCNT, and with the increased strain levels, the effect of Si-doped layer in enhancing the local stress level increases. The Young's modulus of armchair SWCNTs are weakly affected by tube radius.     

银团簇结构与特性的分子动力学研究

用分子动力学方法模拟了银团簇的结构与力能学。计算模拟中使用了一种基于第一性原理的原子间互作用多体势函数。通过分子动力学模拟确定了银徽团簇（原子个数3－13）的稳态结构;模拟了原子个数为13－141的银FCC晶体结构理想球形团簇的力能学,发现球形银簇形成三维紧密结构;计算了平均结合能,给出了结合能随团簇原子数N的变化图,发现随N增大团簇结合能逐渐接近块材的数值。     

碳纳米管与有机小分子官能团相互作用的分子动力学研究

利用Material Studio软件先对不同半径的碳纳米管进行结构优化,再对优化后的纳米管进行分子动力学模拟。得到如下结论：经过优化后小半径纳米管结构基本不变,但是随着半径增大纳米管形变越来越明显。同时通过对多根管簇研究后发现也有相似动力学特性。在以上纳米管结构外面加上一定密度随机排列的对苯二甲酸二辛酯（DOTP）有机分子,发现DOTP有机分子与不同结构、不同半径的纳米管之间都存在相互作用,纳米管半径越大相互作用力也越大,同时DOTP分子在纳米管周围排列也逐渐从无序趋于有序。通过计算以上结构的径向分布函数（RDF）等热力学特性,定性和定量地验证了以上结果。