冷却过程中Pd_(923)团簇的结构转变研究

本文利用分子动力学模拟方法,研究了钯团簇在不同冷却条件下形成晶体及非晶的过程.利用平均原子体积、双体分布函数、键对分析和键序参数方法研究了微观局域结构随温度的变化关系.研究发现:在50 K/ps冷却过程中,液态Pd923团簇在1000 K发生玻璃化转变,在100 K下形成非晶结构;而在0.1K/ps冷却过程中,液态Pd923团簇发生结晶,并最终形成六角密排(hcp)晶体结构.     

液态Ni原子团簇演变的计算机模拟

采用常温常压分子动力学模拟技术,模拟了液态Ni中原子团簇在快速凝固条件下的演变过程,模型采用TB作用势.采用偶分布函数、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Ni中团簇数量较少,由一定数量的1551、1441及1661键对所形成的缺陷二十面体构成;在快速冷却条件下,团簇的数量随温度的降低不断增加,且出现由12个1551键型所形成的完整二十面体团簇,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.     

不同冷速对金属铜Cu凝固过程中微观团簇结构演变影响的模拟研究

采用分子动力学方法和Quantum Sutton-Chen(Q-SC)多体势对由5万个液态金属铜(Cu)原子构成的系统在三个不同冷却速率下的凝固过程中微观团簇结构转变的影响进行了模拟研究.运用双体分布函数、Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法、原子团类型指数法(CTIM-2)和可视化分析等方法,对凝固过程中微观团簇结构的演变特性进行了分析研究.结果发现:由非晶体向晶体转变的临界速度约为1.0×1013 K/s,在此冷速下系统形成非晶体和晶体以一定比例并存的混合结构;在冷速为1.0×1014 K/s冷却时系统形成以1551、1541、1532、1431键型为主的非晶体结构,非晶转化温度约为673K;在以4.0×1012 K/s速度冷却时,系统从673K就开始结晶,并形成以1421和1422二种键型或由这二种键型构成的面心立方(FCC)(12 0 0 0 12 0)和六角立方(HCP)(12 0 0 0 6 6)基本原子团为主的晶体结构,尤其是由1421键型构成的面心立方(12 0 0 0 12 0)基本原子团在晶体生长和微观团簇结构形成过程中占主导地位.同时发现,冷速对金属Cu系统中的FCC结构和HCP结构的相对比例有显著的影响,冷速越低,FCC基本原子团以及由其构成的团簇结构越多.     

液态Ni原子团族演变的计算机模拟

采用常温常压分子动力学模拟技术，模拟了液态Ni中原子团簇在快速凝固条件下的演变过程，模型采用TB作用势。采用偶分布函数，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6簇结构可视化。在2000K下，液态Ni中团簇数量较少，由一定数量的551、1441及1661键对所形成的缺陷二十面体构成，在快速冷却条件下，团簇的数量随温度的降低不同断增加，且出现由12个1551键型所形成的完整二十面体团簇，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。     

Ti75Al25合金微观结构演变的分子动力学模拟

本文利用分子动力学模拟方法,研究了液态Ti₇₅Al₂₅合金在不同冷却条件下形成晶体及非晶的过程(Q1:1.0×10¹³K Ks^-1,Q2:1.0×10¹¹Ks^-1).利用平均原子体积、双体分布函数、键角分布函数、键对分析和Voronoi多面体方法研究了微观局域结构随温度的变化关系.研究发现:在Q1冷却过程中,液态Ti₇₅A1₂₅合金在1000 K发生玻璃化转变,形成非晶结构;而在Q2冷却过程中,液态Ti₇₅Al₂₅合金发生结晶,并最终形成hcp晶体结构.     

Ti75Al25合金微观结构演变的分子动力学模拟

本文利用分子动力学模拟方法, 研究了液态Ti75Al25合金在不同冷却条件下形成晶体及非晶的过程(Q1:1.0×1013 Ks-1, Q2: 1.0×1011 Ks-1). 利用平均原子体积、双体分布函数、键角分布函数、键对分析和Voronoi多面体方法研究了微观局域结构随温度的变化关系. 研究发现：在Q1冷却过程中,液态Ti75Al25合金在1000 K发生玻璃化转变,形成非晶结构; 而在Q2冷却过程中,液态Ti75Al25合金发生结晶,并最终形成hcp晶体结构。     

不同冷速对金属铜Cu凝固过程中微观团簇结构演变影响的模拟研究

采用分子动力学方法和Quantum Sutton-Chen（Q-SC）多体势对由5万个液态金属铜（Cu）原子构成的系统在三个不同冷却速率下的凝固过程中微观团簇结构转变的影响进行了模拟研究．运用双体分布函数、Honeycutt-Andersen（HA）键型指数法、原子团类型指数法（CTIM-2）和可视化分析等方法,对凝固过程中微观团簇结构的演变特性进行了分析研究.结果发现：由非晶体向晶体转变的临界速度约为1.0×1013K/s,在此冷速下系统形成非晶体和晶体以一定比例并存的混合结构;在冷速为1.0×1014K/s冷却时系统形成以1551、1541、1532、1431键型为主的非晶体结构,非晶转化温度约为673K;在以4.0×1012K/s速度冷却时,系统从673K就开始结晶,并形成以1421和1422二种键型或由这二种键型构成的面心立方（FCC）（12 0 0 0 12 0）和六角立方（HCP）（12 0 0 0 6 6）基本原子团为主的晶体结构,尤其是由1421键型构成的面心立方（12 0 0 0 12 0）基本原子团在晶体生长和微观团簇结构形成过程中占主导地位. 同时发现,冷速对金属Cu系统中的FCC结构和HCP结构的相对比例有显著的影响,冷速越低,FCC基本原子团以及由其构成的团簇结构越多。     

非晶态合金Cu_xPd_(1-x)形成过程合金效应及微观结构转变特性的模拟研究(英文)

本文根据量子Sutton-Chen多体势,采用分子动力学方法对含有50000个原子大系统液态二元合金Cu_xPd_(1-x)(CuPd的原子半径比为1.14)在快速凝固过程中的微观结构转变特性进行模拟研究.运用Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法和原子成团类型指数法(CTIM)分析了液态和固态的微观结构特性.研究结果发现:在7.73×10~(13)K/S冷却速率下,Cu_xPd_(1-x)合金形成以1551、1541和1431三种键型为主的非晶态结构;系统以1551键型和由1551键型构成的(12 0 12 0)二十面体团族在所有的键型和团簇中占主导地位,并且在液态合金Cu_xPd_(1-x)微观结构转变中起着关键性作用.通过分析键型、团簇和平均原子体积,我们发现液态合金Cu_xPd_(1-x)的玻璃转变温度是573K.同时还发现,原子的平均配位数的变化与1551,1441,1661键型的变化趋势相当接近,这反映出体系对称性结构的变化规律与配位数的变化有关.     

液态金属Cu快速凝固过程中原子团簇及非晶态结构转变特性的模拟研究

本文采用Quantum Sutton-Chen多体势,对由5万个液态金属Cu原子组成系统的原子团簇的形成与演变特性进行了分子动力学模似研究.我们采用原子团类型指数法(CTIM)来描述复杂的微观结构转变.研究发现:系统形成以1551、1541和1431三种键型为主的非晶态结构;二十面体原子团(12 0 12 0)和(12 2 8 2)、(13 1 10 2)、(13 3 6 4)、(14 1 10 3)、(14 2 8 4)、(14 3 6 5)缺陷多面体基本原子团在液态转变为非晶体过程中起着关键性的作用.系统所形成的纳米团簇是由一些基本团簇和由这些基本团簇相互连接而成的中等团簇所组成,这正是与由气相沉积法和离子溅射法所获得的团簇结构的本质差别所在.通过双体分布函数g(r)、HA键型、基本原子团、平均原子体积和比值g_(min)/g_(max)的分析,还得到液态金属Cu在冷却速率为1.0×10~(14)K/S时的非晶转变温度T_8约为673 K.同时还发现,1551、1441、1661三种键型随温度有相同的变化趋势,这反映出体系对称性结构有相同的变化规律.     

冷速对液态金属Ga凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

采用分子动力学方法对液态金属Ga凝固过程中不同冷却速率对微观结构演变的影响进行了模拟跟踪研究. 运用HA键型指数法和原子成团类型指数法(CTIM)分析了金属原子Ga的成键类型和形成的基本原子团结构. 结果发现，冷却速率对凝固过程中的微观结构起着非常重要的作用. 在以1.0×10¹⁴，1.0×10¹³，1.0×10¹²K/s的速率冷却时，系统形成以与1311，1301键型相关的菱面体结构为主，夹杂着立方体、六角密集等其他团簇结构所构成的非晶态结构；在以1.0×10¹¹K/s的速率冷却时，系统明显发生结晶，其结晶转变温度T_c约为198K，且冷却速率越慢，结晶转变温度T_c越高，形成以与1421键型相关的斜方晶体(经可视化分析确认)为主要构型的晶态结构. 这将为研究液态金属的结晶转变过程提供一种新方法. 关键词： 液态金属Ga 凝固过程 微结构转变 分子动力学模拟     

Ni-Co合金快淬过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟熔体旋淬技术的合金快淬过程,在不同的冷却速度下研究Ni-Co合金在快淬后的结构特征.模拟发现:Ni-Co二元合金的凝固过程对冷却速率的变化较为敏感,体系对形成非晶对冷却速率要求较高,约在80 K/ps以上,可以采用增加添加元素的方法来降低材料对冷却速率的要求;在75 K/ps的冷却速率下合金最终完全晶...     

Size effect in the melting and freezing behaviors of Al/Ti core-shell nanoparticles using molecular dynamics simulations

The thermal stability of Ti@Al core/shell nanoparticles with different sizes and components during continuous heating and cooling processes is examined by a molecular dynamics simulation with embedded atom method. The thermodynamic properties and structure evolution during continuous heating and cooling processes are investigated through the characterization of the potential energy, specific heat distribution, and radial distribution function(RDF). Our study shows that, for fixed Ti core size, the melting temperature decreases with Al shell thickness, while the crystallizing temperature and glass formation temperature increase with Al shell thickness. Diverse melting mechanisms have been discovered for different Ti core sized with fixed Al shell thickness nanoparticles. The melting temperature increases with the Ti core radius. The trend agrees well with the theoretical phase diagram of bimetallic nanoparticles. In addition, the glass phase formation of Al–Ti nanoparticles for the fast cooling rate of 12 K/ps, and the crystal phase formation for the low cooling rate of 0.15 K/ps. The icosahedron structure is formed in the frozen 4366 Al–Ti atoms for the low cooling rate.     

A molecular dynamics study of structural transition of Ti during the rapid quenching process

The structural transitions of Ti during two different quenching processes (Q1: 7.5×10¹¹ K/s, Q2: 2.0×10¹⁴ K/s) were studied using molecular dynamics simulations. The calculated pair-correlation function agrees acceptably with available experimental data. This work gives the structural properties, including the variations with temperature of pair-correlation function, bond-angle distribution function, bond pairs and Voronoi indices, in both rapid quenching processes. Our results indicated that the liquid Ti transformed to hcp phase at the temperature about of 400 K under the quenching condition Q1 while the liquid Ti was frozen into a glass state at the temperature about of 800 K under the quenching condition Q2.     

Structural evolution of Cu during rapid quenching by ab initio molecular dynamics

The structural transitions of Cu during two distinct quenching processes (Q1: 4.0×¹⁰¹³ K/s, Q2: 2.0×¹⁰¹⁴ K/s) were investigated by ab initio molecular dynamics simulation. The variations with temperature of internal energy, pair correlation functions g(r) and bond pairs have been characterized in both quenching processes. It is shown that liquid Cu transforms to fcc phase at the temperature about 600 K under the quenching condition Q1. The investigation of atomic diffusion by mean square displacement further demonstrates this result. When quenched under Q2, however, the liquid Cu is frozen into glass state at the temperature about 800 K. This work also reveals that icosahedral and tetrahedral clusters are predominant in the liquid state, while the icosahedral, bcc and tetrahedral clusters predominate in the glass state. The icosahedral and bcc short range ordering (SRO) are largely enhanced during the liquid-glass quenching process, whereas the tetrahedral SRO is slightly decreased.     

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 .     

Structural transition of sheared-liquid metal in quenching state

In this Letter, the effects of shear rate on structural properties of liquid Al in quenching process were investigated via molecular dynamics (MD) simulations based on the EAM potential. Analyses in internal energy and pair correlation functions (PCF) reveal an increasing structural transition temperature as the shear rate is enhanced in the liquid. Results of pair analysis indicate that for liquid Al under normal condition, face center cubic (FCC) structure is clearly detected upon cooling; while in sheared liquid, structural transition from FCC to body center cubic (BCC) at temperature of 800 K is manifested, leading to the dominance of BCC structural order at low temperatures.     

高压下Pd82Si18合金凝固过程中形成的亚稳相

 使用X射线衍射、差热分析、透射电镜及Ｘ射线能谱分析，研究了Pd₈₂Si₁₈合金在高压下的凝固特点及所形成的相的结构和稳定性。在5.5 GPa压力下以100 K/s的冷却速率淬火，得到了面心立方结构钯硅固溶体（MS-Ⅰ），其点阵常数为a=0.388 3 nm。与钯硅固溶体共存的还有另一未知结构亚稳相（MS-Ⅱ）。在700 K时上述亚稳相转变成平衡相Pd+Pd₃Si。     

Molecular dynamics study of size and cooling rate effects on physical properties of Niobium nanoclusters

Using Molecular Dynamics (MD) Simulations, based on the embedded atomic method (EAM), we have investigated the effect of cooling rate and nanocluster size on thermophysics properties of supercooled liquid niobium. Simulations of Nb nanoclusters with sizes 125, 343, 1000, 1728 and 2744 nm³ have been carried out at various cooling rates. Thermophysical properties of Nb system, during quenching process, have been quantifying in terms of radial distribution function, thermal capacity and self-diffusion coefficients. Simulations results show that the crystallization of supercooled liquid Nb occurred at a critical cooling rate of about 7 × 10¹² K/s for all nanocluster sizes. Moreover, our results show that for Nb nanocluster sizes equal or higher than 1000 nm³, the transition temperature increases as the cooling rate decreases. Finally, it is found that the pre-exponential factor and activation energy for self-diffusion in niobium are in good agreement with previous work.