温度对氩-甲烷体系气-液平衡性质影响的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,探讨了氩-甲烷二元混合物体系气-液平衡性质与温度之间的关系。模拟结果表明,气、液相主体中氩组分的摩尔分数,均随着温度的升高而降低。随着温度增加,气-液界面厚度增大,气-液界面张力减小,组分氩的表面过剩吸附量降低,相对挥发度减小。饱和汽体逸度与其相对应压力之间的偏差,随着温度的增大而增大。温度对液氩活度系数的影响不大。     

纳米抛光碳化硅压力对相变影响的分子动力学模拟

为了研究纳米抛光碳化硅时压力变化对表面的影响规律,建立了金刚石磨粒纳米抛光碳化硅的分子动力学模型,数值模拟了纳米尺度下的碳化硅抛光过程,具体分析了抛光压力线性增大过程中的配位数为1至6的原子数量的变化规律,揭示了线性改变抛光压力对被加工表面相变的影响规律,仿真结果表明:压力是诱导碳化硅相变的主要因素,当抛光压力增大时,发生相变的原子数增多,碳化硅的相变深度增加,其中配位数为1、2和4的原子数减少,配位数为3、5和6的原子数增多。     

GaN中质子辐照损伤的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学方法研究了GaN在质子辐照下的损伤。对不同能量（1~10 keV）初级离位原子（PKA）引起的级联碰撞进行了研究，分析了点缺陷与PKA能量的关系、点缺陷随时间的演化规律、点缺陷的空间分布及点缺陷团簇的尺寸特征。研究结果表明，点缺陷的产生与PKA能量呈线性关系，不同类型的点缺陷随时间演化规律相似，点缺陷多产生在PKA径迹旁，点缺陷团簇多为孤立的点缺陷和小团簇。     

水分在托贝莫来石中运动特性的分子动力学模拟研究

水和离子会通过水泥基材料的孔隙进入基体内部,导致一系列有害反应的发生.分子动力学方法(Molecular Dynamics,MD)可以模拟水分和托贝莫来石界面的相互作用,研究水泥基材料内部水分的运动特性.通过计算均方位移函数(Mean Squared Displacement,MSD)发现,托贝莫来石层间水分子的运动速率远小于溶液水分子的.此外,通过径向分布函数(Radial Distribution Function,RDF)和氢键数量计算发现水分子会和托贝莫来石表面形成大量氢键,使水化硅酸钙凝胶层间的水分子排列十分有序.     

温度对碳纳米管增强纳米蜂窝镍力学性能的影响

选取含质量分数为5.22‰碳纳米管(CNT)为代表,通过分子动力学(MD)研究了温度对纳米蜂窝镍(NNHC)和CNT增强纳米蜂窝镍(CRNNHC)在径向拉伸、径向压缩、轴向拉伸和轴向压缩下力学性能的影响。结果表明,NNHC和CRNNHC的弹性模量(E)和最终应力(σu)对温度较为敏感,都随温度升高呈近似线性下降。相比于NNHC,不同温度下CNT的添加对CRNNHC径向力学性能的增强效果并不明显,而对其轴向力学性能则起到了良好的增强作用。CRNNHC轴向拉伸与压缩时的弹性模量提升幅值分别为6.4%～10%与9%～12%,最终应力提升幅值分别为1.5%～5.3%与10%～14%。研究表明,不同温度下CRNNHC沿轴向变形的力学性能普遍要优于沿径向变形的力学性能,也预示着轴向变形时CNT被破坏前吸收的能量相对较多。     

体心立方Fe中微裂纹与间隙型位错环相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,在原子尺度详细研究了bcc结构Fe中间隙型位错环与微裂纹之间的相互作用过程。模拟结果表明,二者之间的相对距离、裂纹开裂斜率、位错环尺寸以及是否存在自由表面,都对二者的相互作用过程及最终形成的微观结构具有重要的影响。在不同条件下,辐照形成的间隙型位错环与微裂纹的相互作用会形成复杂的辐照缺陷结构、位错环被微裂纹吸收,或者造成裂纹尖端凹凸不平,这些均会对微裂纹的开裂及扩展产生影响,研究结果为理解辐照过程提供一种可能的解释。     

金属Mg二阶锥面〈c+a〉刃位错运动特性的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟金属Mg的二阶锥面c+a刃位错在温度为300 K下的运动过程,研究不同大小及方向的外加剪切应力作用下的位错运动特性和结构演化规律。结果表明,实际驱动位错运动的有效剪切应力低于外加剪切应力;位错运动速率随外加剪切应力的增大而线性增大,在同等剪切应力下,对应于c轴拉伸变形时的位错运动速率高于c轴压缩,相应的拖曳系数显著高于同等温度下基面和柱面刃位错。位错运动特性的拉-压非对称性本质上与外加剪切应力对扩展位错宽度的影响有关。     

退火温度对0Cr25Al5热轧态盘条钢组织及性能的影响

采用显微组织分析和分子动力学模拟等方法研究了退火温度对0Cr25Al5热轧态盘条钢组织及性能的影响。结果发现,晶粒尺寸随温度的升高逐渐增加并趋于稳定,但是断后伸长率和断面收缩率在950 ℃突然大幅度下降。试样组织形貌在800 ℃和950 ℃退火温度下的OM及SEM分析结果未见明显差别。于是使用分子动力学模拟对0Cr25Al5钢三元体系的自由能进行了计算,发现随着B2结构的FeAl或者DO3结构的Fe₃Al有序相尺寸的增大,系统自由能先减小后增大,其最小值随着退火温度的升高向有序相颗粒尺寸减小的方向移动。在1273 K的高温下仍然会保留60 nm左右大小的有序相颗粒。因此,推测0Cr25Al5钢在大于950 ℃的温度范围内韧性下降是由于60 nm左右的B2结构的FeAl或者DO3结构的Fe₃Al有序相造成,与晶粒尺寸无关。因此,针对该钢种应进行低温退火促使基体组织回复以消除缺陷,从而抑制Fe、Al等基体原子的扩散。