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采用分子动力学方法对液态金属Ga的快速凝固过程进行计算机模拟跟踪研究,运用HA键型指数法和原子团类型指数法分析了金属原子Ga的成键类型和形成的基本原子团结构.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1551, 1541键型数目明显下降;与立方体(fcc,bcc),六角密集结构相关的1421,1422键型数目明显增加;而与菱面体相关的1321,1311键型的数目却显著增加,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)、六角密集(hcp)等团簇结构所组成的非晶态结构.这正是非晶态金属Ga的g(r)曲线分裂的第二峰的顺序为前低后高,而与非晶态金属Al的g(r)曲线(其分裂的第二峰的顺序为前高后低)明显不同的微观结构上的物理根源. 相似文献
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具有非晶状热导率的固体材料在热能转换和热管理应用中备受青睐.因此,揭示晶体材料的非晶状热传导机理对于开发和设计低热导率材料至关重要.本文运用原子模拟方法揭示了萤石结构二元简单晶体Yb3TaO7的非晶状低热导率的物理机理.研究发现,萤石Yb3TaO7的低热导率主要是由O-Yb和O-Ta之间的原子间结合力相差较大引起的.这种相差较大的原子键可以极大地软化声子模式,从而抑制声子输运.振动模式分解显示,萤石Yb3TaO7中的大多数声子模式位于Ioffe-Regel极限以下,表现出强烈的扩散特征.萤石Yb3TaO7中绝大部分(> 90%)的热流是通过扩散模式而不是传播模式传输.因此,萤石Yb3TaO7中的热传导表现出独特的类非晶特性.同时发现,萤石Yb3TaO7中的光学声子模式在热传导中发挥着重要的作用.本文对于原子间结合力与低热... 相似文献
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控制Yb~(3+)掺杂浓度是一种重要的调控红绿荧光比率的方法.然而,关于不同基质中Yb~(3+)浓度对红绿上转换荧光调控的敏感度仍缺少定量的对比研究,而且调控机理尚不清晰.本文通过乙二胺四乙酸辅助的水热法,合成了形貌可控的NaYF_4微米棒、LiYF_4微米八面体和YF_3微米砖三种氟化物晶体.通过激光共聚焦显微镜系统对比研究了Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂的三种不同基质和形貌的单颗粒氟化物微米晶体的上转换荧光行为和红绿比率对Yb~(3+)变化的敏感度.研究结果表明:NaYF_4:Er~(3+)微米棒的红绿比率对Yb~(3+)的掺杂浓度响应最为敏感,各种Yb~(3+)浓度掺杂的LiYF_4:Er~(3+)微米八面体上转换荧光被绿光主控,而不同Yb~(3+)掺杂的YF_3:Er~(3+)微米砖表现出了稳定的黄光发射.通过分析荧光发射谱和比较上下转换荧光动力学过程结合荧光强度-功率依赖关系,基于拥有不同声子能量的基质辅助的Er~(3+)离子中间态的不同消布居途径,揭示了不同基质中红绿比率对Yb~(3+)变化响应的物理机制,并提供了一种研究上转换机理的思路. 相似文献
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采用分子动力学模拟计算方法,考察具有较高层错能的Al纳米线沿不同晶向的力学行为和变形机制。在相同计算条件下与具有较低层错能的Ni、Cu、Au和Ag等FCC金属纳米线进行比较。结果表明:在力学行为方面,Al纳米线的弹性模量呈现明显的结构各向异性,满足E[111] > E[110] > E[100]的关系,这一关系在FCC金属纳米线中普遍成立;Al纳米线的屈服应力随晶向呈现σy[100] > σy[111] > σy[110]的关系,这一关系在具有较低层错能的FCC金属纳米线中不具有普遍性,这与体系中位错形成机制密切相关。根据拉伸变形过程微观结构的演变规律,阐明Al纳米线不同晶向的变形机制,并与具有较低层错能的Ni、Cu、Au和Ag等FCC金属纳米线的变形机制进行比较。结果表明,对于尺度较小的高层错能Al纳米线,Schmid因子和广义层错能均难以准确预测其变形机制。 相似文献
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A simulation study of microstructure evolution during solidification process of liquid metal Ni 下载免费PDF全文
A molecular dynamics simulation study has been performed for the
microstructure evolution in a liquid metal Ni system during
crystallization process at two cooling rates by adopting the
embedded atom method (EAM) model potential. The bond-type index
method of Honeycutt--Andersen (HA) and a new cluster-type index
method (CTIM-2) have been used to detect and analyse the
microstructures in this system. It is demonstrated that the cooling
rate plays a critical role in the microstructure evolution: below the
crystallization temperature $T_{\rm c}$, the effects of cooling rate
are very remarkable and can be fully displayed. At different cooling
rates of $2.0\times10^{13}$\,K\,$\cdot$\,s$^{-1}$ and
$1.0\times10^{12}$\,K\,$\cdot$\,s$^{-1}$, two different kinds of
crystal structures are obtained in the system. The first one is the
coexistence of the hcp (expressed by (12 0 0 0 6 6) in CTIM-2) and
the fcc (12 0 0 0 12 0) basic clusters consisting of 1421 and 1422
bond-types, and the hcp basic cluster becomes the dominant one with
decreasing temperature, the second one is mainly the fcc (12 0 0 0 12
0) basic clusters consisting of 1421 bond-type, and their
crystallization temperatures $T_{\rm c}$ would be 1073 and 1173\,K,
respectively. 相似文献
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为了促进和加强“大学物理”课程思政建设,我校大学物理课程教学团队,通过从古代物理、科学史话、前沿科学、工程应用等方面深入挖掘“大学物理”课程中蕴含的思政元素,将物理知识和思政元素有机融合;建立包含各种文字、图片、动画和视频素材的课程思政电子化材料库,让思政效果入眼、入耳、入脑、入心,提升课程思政育人效果;并充分利用现代化信息和互联网技术平台,使学生在课内和课外全方位受思政教育浸润,实现“沉浸式”大学物理课程思政。该教学方法和模式具有一定可推广性,期望能够为大学物理课程思政建设起到一些参考作用。 相似文献
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冷却速率对液态金属Zn快速凝固过程中微观结构的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
用分子动力学模拟方法研究了六种不同冷却速率对液态金属Zn凝固过程微观结构的影响. 采用双体分布函数g(r)曲线、平均原子总能量、Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法和原子团类型指数法(CTIM-2)对凝固过程中微观结构的变化进行了分析. 结果表明, 冷却速率对微观结构的转变有决定性影响, 当冷却速率为1×1014、5×1013、2×1013、1×1013、5×1012 K·s-1时, 系统形成以1551、1541、1431键型为主体的非晶态结构; 当冷却速率为1×1012 K·s-1时, 系统形成以1421、1422键型为主或以密排六方(hcp)基本原子团(12 0 0 0 6 6)和面心立方(fcc)基本原子团(12 0 0 0 1 2 0)共存的部分晶态结构. 同时发现, 在形成非晶的五个系统中,玻璃化转变温度Tg随着冷速的降低而降低. 相似文献
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采用分子动力学方法对Ti3Al合金的形核机理进行了模拟研究,采用团簇类型指数法(CTIM),对凝固过程不同尺度的原子团簇结构进行了识别和表征,深入研究了临界晶核的形成和长大过程.结果表明,凝固过程体系包含了数万种不同类型的原子团簇结构,但其中22种团簇结构类型对结晶形核过程起关键性作用.在晶核的形成和长大过程,类二十面体(ICO)原子团簇、类BCC原子团簇和缺陷FCC及缺陷HCP原子团簇在3个特征温度点T1 (1110 K), T2 (1085 K)和T3 (1010 K)时达到数量上的饱和,并根据数量和空间分布随温度的变化,得到了它们在形核和长大过程相互竞争的关系.跟踪平行孪生晶粒形成和长大的过程发现,临界晶核是由FCC原子构成的单相结构,并未观察到亚稳BCC相优先形核的过程;平行孪生结构是由FCC单相晶核在沿密排面逐层生长过程中形成的.结果还表明, CTIM相比于其他微观结构表示方法,能更为准确地揭示凝固过程微观结构的转变特征. 相似文献