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.     

液态金属Al凝固过程中的团簇结构与幻数特性

采用分子动力学方法,对含有100000个Al原子的液态金属系统在凝固过程中团簇结构的形成特性进行了模拟研究,并采用原子团类型指数法(CTIM)来描述各种类型的团簇结构组态.研究结果显示:在液态金属Al的凝固过程中,只有与1551键型相关的二十面体原子团(12 0 12 0)及其组合形成的各种团簇结构,对微结构的演变起着关键的、决定性的作用;由不同数目、不同类型基本原子团组成的各种层次的团簇结构,都在一定的原子数区段内呈现出峰值,即幻数点;系统的幻数序列为:13(13), 19(21), 25～28(27), 31～33(29～30) ,37、39,…(括号内为液态时对应的幻数值),与Harris等人的实验结果甚为相符.本模拟研究所用的团簇结构按层次区段来研究幻数序列的方法,可为实验结果提供更为合理的模型解释.     

液态Ca7Mg3合金快速凝固过程中团簇结构的形成特性

采用分子动力学方法对液态Ca7Mg3合金凝固过程中团簇结构的形成特性进行了模拟研究. 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)以及遗传跟踪等方法对凝固过程中团簇结构的形成演变特性进行了分析. 结果表明: 在以冷速为1×1012 K·s-1 的快速凝固条件下, 系统形成以1551、1541、1431键型为主的非晶态结构; 二十面体基本原子团(12 0 12 0)在快速凝固过程中对非晶态结构的形成起决定性作用; 在合金凝固过程中, 团簇的稳定性不仅与构成团簇的基本原子团类型有关, 还与中心原子类型以及中心原子之间的连接方式有关. 由于(12 0 12 0)基本原子团能量较低并且在低温具有较好的遗传特性, 基本原子团之间很容易连接在一起组成更大的团簇. 所形成的团簇结构显著不同于那些由气相沉积、离子溅射等方法所获得的团簇结构.     

Pt-Au合金团簇热力学性质分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法和原子嵌入法模型势模拟了Pt原子和Au原子合金纳米团簇的熔化过程,研究了这些金属原子纳米团簇熔点与团簇组分的关系,发现不同组分纳米团簇的熔点不是单调变化的,同时均出现了负热容现象.通过对各种团簇溶化前后结构的比较研究,分析了导致这种现象的原因.     

液态金属Al快速凝固过程中团簇结构的形成特性

A simulation study on the formation characteristics of clusters in a large-scale liquid Al system consisting of 105 atoms has been performed by the molecular dynamics method. And a cluster-type index method（CTIM）has been used to describe the structural configurations of various clusters. The results demonstrate that the icosahedron clusters（12 0 12 0）and their combinations play the most important role in the microstructure transition. The nanoclusters（containing up to 104 atoms）have been formed by combining some middle clusters which have been formed by combining smaller basic clusters. The structures of these nano-clusters are very different from those of nano-clusters obtained by evaporation,ionic spray methods,and so on. The latter is formed by the multi-shell crystals accumulated with an atom as the center and the surrounding atoms arranged according to octahedron configuration. The center atoms of these basic clusters are bond-connected each other with the linear or twisting mode. The corners of the nano-cluster just could become the starting points of the dendrite growth in the solidification processes of liquid metals.     

团簇研究中的原子间势函数

原子间势函数在团簇结构和性质的理论研究中十分重要.本文将模拟团簇原子间相互作用的势函数划分成三类,对各类势函数的发展状况进行了综述;并对原子间势函数与最优化方法和分子动力学相结合,在团簇结构和性能研究中的应用和发展方向进行了讨论.     

Cu-12％Al合金熔体内中程有序原子团簇

通过高温X射线衍射仪研究了Cu 12％Al（质量分数,下同）合金熔体结构,并用纯铜作对比实验.在1250 ℃时,发现Cu 12％Al合金熔体结构因子曲线上18.5 nm－1位置有预峰出现.随着温度的下降,预峰变得更加明锐.预峰的出现是液体中存在中程有序的标志.通过熔态旋淬法获得该合金的快速凝固条带,对条带进行固态X射线衍射分析,其结构是具有有序体心立方晶格的Cu3Al.熔体内的中程有序结构单元尺寸与快凝Cu3Al（111）晶面面间距d111数值一致.由双体分布函数得到的最近邻原子距离、配位数.结合原子团簇结构单元的几何模型,计算得出该体心立方的棱边长(a=3.00 10－10m)与文献中所提供的固态晶格常数（a=2.95 10－10 m）基本吻合.可证明该合金熔体中存在以DO3结构为基本单元的中程有序原子团簇,在液相线以上200 ℃温度范围内这种中程有序都能稳定存在,并随着温度的下降,中程有序的相关尺寸逐渐增大.     

非晶合金原子结构研究取得进展

近日,上海交通大学材料科学与工程学院陈明伟教授领衔的国际研究团队在非晶合金原子结构的研究方面取得突破性进展,首次在实验上表征了非晶中重要结构单元二十面体团簇的原子空间构型,并证明二十面体原子团簇的几何不稳定性是非晶形成的结构起源。专家认为,该研究是非晶结构研究上取得的又一重大进展,将推动对非晶中很多基本科学难题,如玻璃转变问题、非晶形变机制等的研究,为探索新型非晶材料提供指南。相关研究成果日前在线发表于《科学》杂志。非晶态材料是一类远离平衡态、结构无序的刚性固体物质,具有许多特异物理、化学性质,并在     

液态Al80Fe20在快速冷却中的MD模拟

通过Tight binding (TB)势的分子动力学模拟分析了Al80Fe20合金熔体的中程有序结构以及快速凝固过程中体系微观结构的演变规律，发现在倒空间，其结构因子的小角部分都出现了一个预峰.在平衡态（1450 K），模拟结果得到了X射线衍射实验的进一步印证，这被认为是体系中存在中程有序的标志.随着温度的降低，预峰的高度逐渐增大，说明体系中原子团簇尺寸越来越大.通过运用键对分析技术和键取向序参数，发现体系中存在着大量的二十面体短程有序单元.在对平衡态化学短程序参数α的计算过程中，得到了负值的α，证实了熔体中存在着较强的化学序.在FZ偏结构因子中， SAl Fe(Q)在400 K的第二峰较之SAl Al(Q)和SFe Fe(Q)发生了更为明显的劈裂，表明在非晶形成能力方面， Al、Fe元素之间的轨道杂化作用比Al元素或Fe元素单独作用要强.从BT偏结构因子中我们也发现，表征化学序的SCC(Q)在17.5 nm－1左右处出现了第一峰，而这个峰位恰是总结构因子中出现预峰的峰位.因此可推断，正是体系中的化学序导致了中程有序结构的产生.     

钯团簇形成和增长机理的Monte Carlo研究

利用Monte Carlo（MC）方法和Lennard-Jones加Axilord-Teller （LJ＋AT）势能函数,研究了气相中钯团簇的形成过程和增长机理.发现具有二十面体结构的Pd13团簇可以在气相中自发形成,较大的团簇通过在Pd13二十面体结构的表面添加原子组成四面体的方式形成.通过分析团簇结构和能量之间的关系,发现除了Pd13和Pd55以外,Pd19和Pd39团簇也具有五次对称性,都是比较稳定的结构.     

Amorphous Ni Alloy Hydrogenation Catalyst and Magnetically Stabilized Bed Reaction Technology

A new hydrogenation technology is introduced. This hydrogenation technology includes two new concepts: amorphous Ni alloy and magnetically stabilized bed. Amorphous metal alloys are new kinds of catalytic materials with short-range orderly but long-range disorderly structure. The disadvantages of the amorphous Ni alloy materials in terms of small specific surface area and low thermal stability have been solved to develop these materials into practical catalyst to substitute for the Raney Ni catalyst. The magnetically stabilized bed reactor, a fluidized bed of magnetically stabilized particles by applying a spatially uniform and time-invariant magnetic field oriented axially relative to the fluidizing fluid flow, has many advantages such as the low pressure drop and the high mass transfer efficiency. The cold model tests had revealed that the magnetically stabilized bed reactor displayed three different forms, i.e., the scattered particulates mode, the chain mode and the magnetic condensation mode. The chain mode was conductive to good contact between solid and liquid to promote the catalytic reaction. Two commercial units of the magnetically stabilized bed reactor were set up, with the capacity of 200 and 250 kt/a, respectively. Integration of the amorphous Ni alloy catalyst and the magnetically stabilized bed reactor was developed in the process for purification of caprolactam at RIPP, SINOPEC. The new reaction process has enhanced the hydrogenation reaction to reduce the reaction volume to 1/8 and 1/3 of those of kettle-type reactor and the fixed-bed reactor of the same throughput, respectively.     

载体γ-Al2O3和钐对非晶态NiB合金热稳定性的影响

用化学还原法制备了NiB、NiB/Al2O3和NiBSm/Al2O3三种催化剂，它们都呈非晶结构.用等离子耦合发射光谱仪(ICP)对催化剂组分进行了分析，采用差示扫描量热法（DSC）对三种催化剂进行了热稳定性分析.结果表明，载体的引入使非晶态NiB合金的体相组成中B的含量降低.将非晶态NiB合金负载到γ-Al2O3上,可以明显改善非晶态合金的热稳定性，少量Sm可以进一步提高晶化温度.晶化激活能数据亦表明了载体和Sm对非晶结构具有良好的稳定作用.载体和Sm可能通过不同的作用提高了非晶态合金的热稳定性.     

含碱金属分子簇体系的结构和NLO性质

采用MP2方法优化得到Li(HF)n(n=2~4)体系的三个环型结构. 使用高水平的从头算方法MP2/6-311++G(3df,3pd)计算了它们的偶极矩μ0、极化率α0和一阶超极化率β0. 得出了大的一阶超极化率的变化规律, 并揭示出额外电子是引起大一阶超极化率的主要原因.     

Structure and Transformation in Clusters: Computational Experiments

A very brief review of gas-phase electron diffraction and one of its offshoots is given. Parallels are drawn between experimental studies of molecules, including conformational changes, and studies of clusters, including phase changes, calling particular attention to the use of computers as the preferred experimental apparatus. A sketch is presented of what has been learned about matter in transition by the application of computer simulations.     

Al89Gd7Ni3Fe非晶粉加压成块合金的组织结构与力学性能

研究了Al89Gd7Ni3Fe非晶粉末经不同温度热挤压成块后的组织形貌和相结构，分析了非晶的晶化过程，并考察了该合金的弯曲强度和疲劳性能。结果表明，不同温度热挤压成块合金组织均由面心立方的α-Al、二元金属间化合物Al3Gd和少量三元金属间化合物τ1相组成，α-Al晶粒细小，Al3Gd相呈等轴颗粒状，τ1相呈杆状分布，提高热挤压温度，有利于Al3Gd相的析出，不利于τ1相的形成。与普通沉淀硬化型Al合金相比，热挤压成块Al89Gd7Ni3Fe合金具有极高的强度和优良的抗疲劳性能，不同温度热挤压成块Al89Gd7Ni3Fe合金的弯曲强度均超过1000MPa，提高热挤压温度，合金的强度和疲劳性能也因金属间化合物Al3Gd相含量增加而改善。     

非晶态合金Fe80P20局域结构和性质的量子化学研究

According to the structure features of Fe80P20, A series of clusters Fe4P were designed and focused on studying the stability of local structure, charge distribution and chemical bond. Using the DFT method,energy and structure of Fe4P clusters were optimized and analyzed. The computational results showed that the energy of cluster 1(2) has the lowest energy, and the possibility of its existence in the Fe8oP20 is high. Analyzing the transition states among the clusters, it was found that the clusters in the doublet state are more stable than those in the quartet state. The numbers of the Fe-P bond in the clusters play important roles in the cluster stability and electrons transfer properties. The more numbers of Fe-P bonds in the clusters, the higher the cluster stability, and the weaker the ability of P atom to get electron. The number of Fe atoms, which has bonding interactions with the P atom, is direct proportional to the average 3d orbit population of Fe atom. Basing on the orbital population, average magnetic moments of each Fe atom in the Fe4P clusters were calculated, and they are all smaller than that of single metal Fe atom. This suggests that all Fe4P clusters have soft magnetic property and they are expected to be perfect material for preparing soft magnetic apparatus.     

纳米Al2O3颗粒对纯Fe液诱导凝固过程的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)方法模拟了不同半径大小的纳米Al2O3颗粒夹杂在三个温度下(1750、1730和1710K)对纯Fe液的诱导凝固过程,并分析了作为诱导核心的纳米Al2O3颗粒的结构演变及其对Fe原子体系的凝固过程的影响.发现在诱导过程中,纳米Al2O3颗粒的内部保持较好的晶型结构,仅表面原子有结构变形;诱导凝固的Fe原子主要为面心立方(fcc)和密排六方(hcp)原子;纳米Al2O3颗粒的尺寸越大,发生诱导凝固的温度越高;诱导凝固得到的Fe晶体的晶格取向受纳米Al2O3颗粒在Fe液中的漂移程度影响.