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采用Quantum Sutton-Chen(Q-SC)多体势对液态金属Cu在四个不同冷却速率下的凝固过程进行了分子动力学模拟研究. 通过双体分布函数、键型指数、配位数、均方位移及可视化分析, 结果表明:冷却速率对液态金属Cu的微观结构演变有决定性影响. 当冷却速率为1.0×1014K/s时得到非晶态结构;当冷速分别为1.0×1013K/s,1.0×1012K/s和1.3×1011K/s时,系统形成以1421键型为主体的面心立方(fcc)与六角密集(hcp)共存的混合晶体结构;且其结晶温度分别为373K,773K和873K,即冷速越慢,其结晶温度越高,结晶程度也越高;且冷速越慢,1421键型越多,混合晶体中面心立方(fcc)结构所占的比例越高. 同时发现,原子的平均配位数的变化与1551,1441,1661键型的变化密切相关, 反映出体系对称性结构的变化规律与配位数的变化有关. 在可视化分析中,进一步采用中心原子法展现出非晶态与晶体结构的2D截面,及在3D下混合晶体中两个基本原子团分别为面心立方(fcc)与六角密集(hcp)基本原子团的具体结构.
关键词:
Q-SC多体势
液态金属Cu
凝固过程
分子动力学模拟 相似文献
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采用分子动力学方法对液态金属钾凝固过程进行了模拟,根据凝固过程体系平均原子能量、原子成键类型和成团类型,以及均方位移和非Gauss参数等动力学参数的演化特征,对过冷熔体形核初期微观动力学机理进行了研究.结果表明:根据过冷液体钾结晶形核过程热力学、动力学和结构特性的演化规律, 其过冷温度区间可以分为两个明显不同的阶段,潜在结晶核心出现在过冷液体较低温区.过冷熔体钾在形核初期,二十面体团簇结构在α-弛豫阶段逐渐解体,同时具有体心立方(bcc)结构的潜在结晶核心逐步形成,其临界晶核包含约300个原子. 相似文献
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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. 相似文献
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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 相似文献
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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Tc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. 相似文献
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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Tc约为198K,且冷却速率越慢,结晶转变温度Tc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 相似文献