二元液体中动力学不均匀性与脆性的关系(英文)

过冷液体和玻璃有着复杂的结构和动力学性质.目前我们对他的研究是很不够的.当液体的温度远低于它的熔点时,它呈现非指数的驰豫行为.大量的实验和分子动力学模拟的研究表明这种非指数的驰豫行为是由动力学不均匀性引起的.计算机模拟已经提供了一些过冷液体的动力学不均匀性的相关信息.而Agell认为,液体可以粘度随温度的变化分为强,弱液体两种.脆性表示的是随着玻璃态的接近液体性质(如黏度)的改变速度.在这篇文章中我们通过模拟了三种不同二元Lennard-Jones液体,计算了它们的非高斯参数,脆性系数等一些参数,研究动了力学不均匀性和脆性的关系.得出了系统的脆性系数越小他的结构就越稳定,动力学不均匀性就越强的结论.     

高压作用下相分离液体玻璃转变的分子动力学研究

采用分子动力学模拟方法,研究了二元混合液体在不同外压作用下的相分离与玻璃转变过程,计算了相分离液体在玻璃转变过程中的结构和动力学特征.研究发现,外压会促进相分离的产生,并提高玻璃转变温度,会使β弛豫出现的温度更高、存在的时间更长,导致系统扩散性降低.同时还发现,相分离液体的玻璃转变过程存在微观不均匀现象. 关键词： 相分离 玻璃转变 分子动力学模拟 外压影响     

原子尺寸对Lennard-Jones液体玻璃转变过程中动力学不均匀性的影响

采用分子动力学模拟技术,通过对非高斯参数α_2(t)、粘度η等动力学参数的计算探究了原子尺寸对Lennard-Jones(LJ)液体在玻璃转变过程中动力学不均匀性的影响.结果表明在玻璃转变温度T_g附近,原子尺寸越小,粘度值增加越显著,且粘度随温度的变化满足Vogel–Fulcher–Tammann (VFT)方程;β弛豫阶段的非高斯参数α_2(t)与时间的关系满足幂律函数,且随着原子尺寸的减小动力学不均匀性越来越明显.     

二元Lennard-Jones液体的相分离过程及其扩散性质的分子动力学研究

采用分子动力学(MD)模拟方法,研究了二元体系中相分离过程、粒子的扩散系数以及相分离域尺寸大小随温度的变化规律.发现,相分离域随温度的生长过程可以分为两个阶段,分别是温度比较高的快速生长阶段和低温时的稳定生长阶段;相分离体系中系统的扩散激活能不是常数,而是一个随温度变化的函数,并且当温度高于60 K时,满足关系式E(T)=a+bT^c.讨论了组元尺寸的变化对相分离过程的影响.结果表明,随两组元中某一组元 关键词： 相分离 扩散 分子动力学模拟     

关于单元体系Cu的玻璃转变过程中动力学不均匀性的研究

基于分子动力学模拟技术,采用非高斯参数α_2(t)来描述单元体系Cu的玻璃转变过程中动力学不均匀性的变化.研究表明在β弛豫阶段,非高斯参数α_2(t)随时间的变化满足幂律函数,而非高斯参数峰值α_(max)和β弛豫时间τ_β与温度的关系均符合Arrhenius函数,且温度越接近玻璃转变温度T_g,体系的动力学不均匀性越明显.     

Zr-Al-Ni-Cu(Nb,Ti)大块非晶玻璃转变的动力学性质

以Zr Al Ni Cu(Nb ,Ti)大块非晶合金差示扫描量热分析实验为基础 ,利用Lasocka方程、Kissinger方程及Vogel Fulcher Tamman(VFT)方程对其玻璃转变的动力学性质从不同方面进行了研究 .分析结果表明 :玻璃转变表观激活能越小 ,则晶化转变激活能越大 ,表现出相反的难易程度 ,且玻璃转变表观激活能数值远较传统非晶要小 ,验证了大块非晶合金独特的结构特点及玻璃形成能力 (GFA)强的原因 .利用VFT方程对玻璃转变弛豫时间与升温速度的VFT曲线进行了拟合 ,所算得的玻璃脆性参数m均在 30左右 ,反映了Zr Al Ni Cu(Nb ,Ti)非晶合金强的脆性属性 .玻璃转变处Lasocka关系的B值、原子表观激活能及玻璃脆性参数均反映了相同的GFA大小趋势 ,从不同方面进一步揭示了非晶合金玻璃转变区间的动力学行为与GFA之间的密切联系 ,可作为判断非晶合金GFA强弱的重要依据     

Zr-Al-Ni-Cu(Nb,Ti)大块非晶玻璃转变的动力学性质

以Zr-Al-Ni-Cu (Nb,Ti)大块非晶合金差示扫描量热分析实验为基础,利用Lasocka方程、Kissinger方程及Vogel-Fulcher-Tamman(VFT)方程对其玻璃转变的动力学性质从不同方面进行了研究.分析结果表明：玻璃转变表观激活能越小,则晶化转变激活能越大,表现出相反的难易程度,且玻璃转变表观激活能数值远较传统非晶要小,验证了大块非晶合金独特的结构特点及玻璃形成能力(GFA)强的原因.利用VFT方程对玻璃转变弛豫时间与升温速度的VFT曲线 进行了拟合,所算得的玻璃脆性参数m均在30左右,反映了Zr-Al-Ni-Cu (Nb,Ti)非晶合金强 的脆性属性.玻璃转变处Lasocka关系的B值、原子表观激活能及玻璃脆性参数均反映了相同的GFA大小趋势,从不同方面进一步揭示了非晶合金玻璃转变区间的动力学行为与GFA之 间的密切联系,可作为判断非晶合金GFA强弱的重要依据. 关键词： 玻璃转变 玻璃形成能力 表观激活能 玻璃脆性参数     

Ca70Mg30金属玻璃形成过程热力学、 动力学和结构特性转变机理的模拟研究

采用分子动力学方法对Ca₇₀Mg₃₀合金快速凝固玻璃形成过程进行了计算机模拟, 深入分析了液-固玻璃转变过程热力学、 动力学和结构特性的转变机理, 对不同方法所确立的玻璃转变温度之间的关系进行了探讨. 结果表明: 本模拟计算所获得的Ca₇₀Mg₃₀金属玻璃的结构因子和玻璃转变温度均与实验结果符合, 而且二十面体局域结构对Ca₇₀Mg₃₀金属玻璃的形成起决定性作用. 由于周围原子形成的瞬时"笼子效应", 过冷液体动力学特性逐渐偏离Arrhenius规律而满足模态耦合理论的幂指数规律. 动力学玻璃转变温度接近于微观结构玻璃转变温度, 但高于热力学玻璃转变温度; 而且它们与理想动力学玻璃转变温度之间满足Odagaki关系.     

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.     

金属玻璃液体中的强脆转变现象

强脆转变是玻璃形成液体在从低温到高温升温过程中由强性液体转变为脆性液体的现象,反之从高温到低温冷却过程即为脆强转变.由于其意味着液体的结构发生了某种快速、非连续的变化,强脆转变现象成为异常动力学的典型代表.自1999年《Nature》杂志首次报道了水的强-脆转变现象之后,液体的强脆转变现象就作为凝聚态物理和材料科学领域中的前沿和热点问题被广泛关注.越来越多的研究表明,强脆转变现象在金属玻璃形成液体中普遍存在.为阐明金属玻璃强-脆转变现象对于深入理解玻璃转变本质、探讨液固遗传微观结构特征、揭示晶化过程相互竞争规律、提高玻璃形成能力、促进金属玻璃制备和处理工艺标准化等方面的重要意义,综合评述了强脆转变现象在金属玻璃形成液体中的普遍性、特殊性、定量表征、热力学表现以及结构起源等研究领域的最新进展,并指出了该领域今后的发展方向.     

复杂计算机网络中的相变和整体关联行为

利用相变的概念解释复杂计算机网络中广泛存在的幂律现象,并未考虑到网络这一复杂系统中节点之间的相互关联作用.通过一种计算机网络模型,对网络中的相变和整体关联行为进行了分析和比较.研究表明,随着负载的增加,网络节点行为的空间和时间的长程相关性逐渐增强,整体关联行为逐渐显现;在临界状态,网络负载变化的功率谱呈现1/f²的特点,而节点排队长度变化的功率谱服从1/f^α分布,其中α≤2.网络节点行为在时间和空间上的关联进一步得到说明. 关键词： 计算机网络 相变 关联 幂律     

流体静态和动态平衡性质的分子动力学模拟

基于LJ势能模型和soft-sphere势能模型对不同状态下氩流体的径向分布函数、速度相关函数、横向粒子流相 关函数和中间散射函数进行模拟,重点讨论了LJ势能分子间吸引力和软心势能“软度”对流体静态和动态平衡性质的影 响,结果发现软心势能的影响比分子间吸引力的影响更显著,而且动态平衡性质中出现的振荡现象也是由软心势能所致。     

新型三通分配器中环状流相分离预测

实验三通型分配器主管侧壁均匀分布8个直径为3.5 mm小孔,主管中的气液混合物不是直接进入侧支管,而是通过安装在主管外壁上的环室进入侧支管.在水平管空气一水实验台上进行了实验,发现与传统三通型分配器分配特性不同,液相会优先进入侧支管,从而侧支管干度小于主管.建立了相分离预测模型,认为对于环状流,液相主要来自于穿过小孔上方的液膜,而气相根据小孔两侧阻力进行分配.模型预测值与实验结果吻合得很好,最大误差为7.24%.     

相分离Gd_5Ge_4合金温度依赖的多重磁转变行为研究

系统研究了Gd5Ge4合金的结构和磁特性的温度依赖关系,结果表明,实验样品Gd5Ge4室温下具有典型的pnma空间群正交结构,通过测量该合金场冷(FC)和零场冷(ZFC)下的热磁曲线以及交流磁化率随温度变化曲线,结合不同温度下的磁滞回线(M～H),观察到当外加磁场为1T时,体系在几个特征温度T1=10K、T2=26K、T3=127K和T4=235K附近磁化强度出现了异常变化,反映在这些特征温度下的体系出现了复杂的多重磁转变行为,初步分析了在各特征温度附近发生的磁相变的属性,探讨了相分离中铁磁成分与温度的关联,其结果对扩展包括强关联锰氧化物在内的相分离体系物理机理的理解具有一定的参考价值和借鉴意义。     

Atomistic simulation of fcc-bcc phase transition in single crystal Al under uniform compression

By molecular dynamics simulations employing an embedded atom model potential,we investigate the fcc-to-bcc phase transition in single crystal Al,caused by uniform compression.Results show that the fcc structure is unstable when the pressure is over 250 GPa,in reasonable agreement with the calculated value through the density functional theory.The morphology evolution of the structural transition and the corresponding transition mechanism are analysed in detail.The bcc (011) planes are transited from the fcc (11) plane and the (11) plane.We suggest that the transition mechanism consists mainly of compression,shear,slid and rotation of the lattice.In addition,our radial distribution function analysis explicitly indicates the phase transition of Al from fcc phase to bcc structure.     

Atomistic simulation of fccben bcc phase transition in single crystal Al under uniform compression

By molecular dynamics simulations employing an embedded atom model potential, we investigate the fcc-to-bcc phase transition in single crystal Al, caused by uniform compression. Results show that the fcc structure is unstable when the pressure is over 250 GPa, in reasonable agreement with the calculated value through the density functional theory. The morphology evolution of the structural transition and the corresponding transition mechanism are analysed in detail. The bcc (011) planes are transited from the fcc (111) plane and the (111) plane. We suggest that the transition mechanism consists mainly of compression, shear, slid and rotation of the lattice. In addition, our radial distribution function analysis explicitly indicates the phase transition of Al from fcc phase to bcc structure.     

派热克斯玻璃的固态相变区物态方程

派热克斯玻璃的Hugoniot实验数据显示了在20GPa以下存在相变,我们认为这是一种固态-固态的一级相变,根据Gibbs相平衡条件并应用了相变前的低压物态方程,计算了这种固态-固态相变的熵增。计算表明熵增为负值,即相变为放热过程。在此基础上给出了相变区的物态方程,其中冷压为平台,内能计入了相变熵的影响。由相变区的物态方程得到的理论的与实验的Hugoniot曲线基本一致。     

高温超导体中的相分离和电荷有序

文章简要介绍了高温超导体中的相分离现象及其研究现状，同时报道了作者对Ｌａ２ＣｕＯ４体系中的相分离及电荷有序现象的研究工作．