Cu_(66)Ti_(34)非晶合金凝固过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟了二元合金Cu66Ti34的凝固过程。原子间作用采用GEAM势,利用偶关联函数,均方位移(MSD)等分析方法,研究Cu66Ti34合金在4×1013 K/s冷却速度下的玻璃化转变温度、原子的扩散行为。结果表明,通过偶分布函数第一谷的最小值与第一峰最大值之比获得的玻璃转变温度为600 K,与相近成分Cu50Ti50的实验值接近;在800 K时,Cu和Ti的MSD最大值均小于1×10?2 nm2,合金熔体很粘稠;在600 K时,曲线的斜率降低,在动力学上合金熔体已经凝固。定压比热容与温度成二次分布关系,存在一个峰值温度为892 K的热力学玻璃转变温度,证明了用动力学方法和用热力学方法获得的玻璃转变温度之间的差异。     

TiAl合金基体表面Ti薄膜在升温过程中结构变化的分子动力学模拟

应用分子动力学方法计算了TiAl合金基体表面的Ti薄膜在温度升高过程中的结构变化,计算中所用的势由嵌入原子模型得到,TiAl合金基体表面的结构分为Ti和Al原子层2种情况.通过对键类型、原子均方位移、原子密度分布和分层局域结构内的原子排布等随温度的变化进行分析,发现在升温过程中由于原子之间位置的交换,薄膜结构分阶段发生变化;基体表层分别为Ti或Al原子层时,Ti薄膜内的原子排列结构呈现出不同的变化形式.     

增压强化烟气对流传热机理及其计算方法

增压锅炉装置因其容积热负荷高、体积小、质量轻等优点广泛应用于大中型船舶主动力装置。利用分子动力学原理及流体分子微观理论与性质,分析了增压对烟气导热与热对流的影响机理,并利用Illes教授与前苏联的两种计算方法,分别计算了不同增压比下增压锅炉对流受热面烟气流速、密度以及传热系数等参数并进行了对比。经分析可知烟气压力的提高使分子碰撞频率增加、平均自由程减小、烟气密度增大,从而对流传热得到强化。同时计算结果表明烟气压力较低时两方法计算结果相差不大,但在压力接近0.3 MPa时,Illes教授推荐的热力计算方法所得传热系数可达到前苏联方法的1.3倍。     

空位缺陷对Si薄膜热导率的影响

利用非平衡分子动力学方法研究了空位结构缺陷对Si薄膜热导率的影响。当温度在300K-700K之间变化时,热导率随着空位浓度的增加而降低,并且随着温度的升高空位浓度对热导率的影响以及同一空位浓度下温度对热导率的影响都在逐渐减弱。本文还利用Boltzmann输运理论对MD模拟进行验证,结果基本与其一致。同时理论方法还表明,空位缺陷对薄膜热导率的巨大影响归因于晶格应力的存在使点缺陷也发生散射作用的结果。     

HTPB/增塑剂共混物的介观动力学模拟

高分子粘接剂与小分子增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)的相分离会严重影响端羟基聚丁二烯(HTPB)固体推进剂的使用性能.文中应用分子动力学(MD)和介现动力学(MesoDyn)模拟方法研究了不同增塑剂含量和温度对HTPB/DOS共混物的相容性和介现形貌的影响.结果表明,在室温时当增塑剂DOS的含量为6%时,HIPB和DOS的...     

不同应变比下γ-TiAl合金疲劳裂纹扩展机理的研究

运用分子动力学方法研究了γ-TiAl合金在不同应变比作用下的疲劳裂纹扩展机理。研究表明,疲劳裂纹均先以解理方式扩展,随后通过驱动力驱动无序区域扩展,最后转变为子–母裂纹传播机制扩展,其差别在于不同应变比作用下裂纹扩展方式的转变发生在不同的时刻;在塑性变形中,应变比的不同使得位错在不同时刻被发射出来且沿不同平面滑移,并且位错在滑移时有不同点缺陷形成如空位、双空位、三空位等,同时,应变比的不同也使得堆垛层错沿着不同密排面形成和扩展。     

刀具磨损对单晶铝纳米切削过程的影响

基于分子动力学的理论建立了单晶铝的纳米切削仿真模型,比较研究了在刀具未磨损和刀具磨损条件下对切削过程的影响。研究表明：相比于刀具未磨损,在刀具磨损的情况下,已加工表面质量有所下降,基体上出现了大量的位错等缺陷;切削力也全部有所升高,其中刃口半径磨损对切削力影响最为显著,在相同的切削条件,相比于刀具未磨损升高约为17.78%,后刀面磨损和前刀面磨损对切削力的影响基本相同,提高了约7.98%;刀具温度和工件的温度也都有不同程度的升高,其中,工件的温升更高。刀具刃口半径磨损对温升影响最大,达到稳定切削时,刀具的平均温度相比于刀具未磨损升高约为7.2%。     

镍基合金表面五重孪晶形成的分子动力学模拟

五重孪晶结构能够改善合金的表面性能,而关于合金五重孪晶化表面的研究较少报道。基于分子动力学模拟和纳米压痕方法,采用嵌入原子势函数(EAM)和等温等压系综(NPT),使用半径为14 nm的圆柱压头以40 m/s的压痕速度沿着[112]晶向对单晶镍基合金持续压痕,采用共领域分析法对合金在应力诱导作用下的变形行为进行了分析。结果表明,非共格孪晶界形成于四个不同{111}滑移面交叉中心附近。交叉中心处白色高能原子发射不全位错,堆垛层错产生。随着不全位错持续发射,孪晶得以形核、生长,孪晶界相继形成,最终五重孪晶形成于合金表面。合金表面中五重孪晶的形成并非源于晶界连续不断发射不全位错,而是与压痕过程中合金表面能量增加以及非共格孪晶界息息相关。     

氧化铝真空碳热还原氯化歧化过程中二氯化铝行为研究

对氧化铝真空碳热还原氯化歧化过程中AlCl_2的相关反应进行热力学计算,结果表明在1760 K,60 Pa的条件下,Al_2O与C、Al_4C_3与Al_2O_3、Al_4O_4C与C均可发生氯化反应,AlCl_2的歧化反应在冷凝区也可以进行。采用基于密度泛函(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势法,并用从头算分子动力学的方法对Al_2O与C的氯化反应和AlCl_2的歧化反应进行了结构优化和动力学模拟。结果表明碳热还原-氯化-歧化过程中的确有AlCl_2生成,吸附态的AlCl_2将进一步与Al_2O和C反应生成吸附态的AlCl分子,在C和AlCl_3(或AlCl_2)存在的条件下,Al_2O气体具有氯化活性,自由态的AlCl_2将在冷凝区歧解为AlCl分子。     

单层石墨炔薄膜力学性能的分子动力学模拟

采用AIREBO势,通过分子动力学(MD)模拟,对锯齿型(Zigzag)和扶手型(Armchair)单层石墨炔薄膜的力学性能进行了研究。模拟结果表明石墨炔的平衡距离为3.42,分子互作用势能为-153.5mJ/m3。用能量法和应力-应变曲线法分别计算杨氏模量和剪切模量。用能量法求解时,锯齿型石墨炔薄膜杨氏模量和剪切模量分别为531.2GPa和137.3GP,扶手型石墨炔薄膜分别为504.7GPa和126.5GPa;用应力-应变曲线法求解时,锯齿型石墨炔薄膜的杨氏模量和剪切模量分别为478.6GPa和128.3GPa,扶手型石墨炔薄膜分别为470.7GPa和120.5GPa。最后我们研究了温度对力学性能的影响。