Zr纳米粒子内HCP-BCC堆积结构转变的分子动力学模拟

本文采用基于嵌入原子势的分子动力学方法模拟了不同粒径的Zr纳米粒子在升温过程中HCP-BCC结构转变的路径。通过对粒子在升温过程中的势能差分曲线的计算,分别确定了小粒径、较大粒径和大粒径粒子的结构转变温度区间,并使用二分法进一步确定了转变温度点。然后借助对结构转变温度点处的形状因子、键对占比和原子堆积结构随弛豫时间的变化的模拟计算,确定了驰豫过程中堆积结构的演变过程。计算结果表明,小粒径粒子存在着多个结构转变温度点,并会在较低的结构转变温度点处出现多结构共存现象,其驰豫过程就是不同结构间相互竞争的过程。随着粒径的增大,在较高温度点处虽然仍会出现多结构共存,但粒子内的大部分原子堆积为BCC结构,并且在大粒径粒子内会出现明显的界面区。