ZnxAl100-x合金快凝过程中微结构演变特性的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对液态Zn_xAl_100-x（x=25,50,75）合金的快速凝固过程进行了模拟,并通过键型指数与原子团类型指数表征和分析了凝固过程中熔体微观结构的演变特性.结果表明,在冷速1×10¹²K/s下,3种成分的Zn-A1合金都形成了以1551键对和二十面体（12 0 12 0 0 0）基本原子团为主体的非晶结构,并且在玻璃转变温度T_g附近熔体中1551键对和二十面体基本原子团的数目最多;随Zn含量增加,合金玻璃转变温度T_g、非晶形成能力和化学短程序参数降低.对应不同成分的合金,Zn和A1呈现不同程度的偏聚与团簇化趋势.     

Ru合金化Ni/Ni3Al相界断裂功的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法计算了Ru合金化前后γ-Ni／γ＇-Ni3Al相界的电子与能态结构,并比较强化元素Ru分别占据不同亚点阵位时对相界断裂强度的影响。结果表明：Ru置换Ni／Ni3AI相界区域中的Ni或Al原子,都可明显提高Ni／Ni3Al相界的断裂强度;尤其以Ru置换γ-Ni／γ＇-Ni3Al相界界面层的Al原子时,对相界的强化效果最好。电子态密度与电子密度分布图的分析结果显示：Ru合金化对γ-Ni／γ＇-Ni3Al相界的强化可归因于Ru与其最近邻Ni原子间强烈的电子相互作用引起的相界区域层间原子价键强度的增强。     

Re与Ru合金化对Ni/Ni3Al相界电子结构影响的第一原理研究

采用第一原理赝势平面波方法研究了Re与Ru合金化前γ-Ni/γ'-Ni3Al相界的电子与能态结构.断裂功计算结果显示:Re置换γ-Ni相区中的Ni或Ru置换γ'-Ni3Al相区中的Al,均可提高Ni/Ni3Al相界的断裂强度;Re与Ru在相界区复合合金化时,当Re与Ru分别占据共格(002)γ/γ'原子层邻近(001)γ原子层上的Ni原子位与(001)γ'原子层上的Al原子位时,γ-Ni/γ'-Ni3Al相界的断裂强度可进一步提高,若其中的Ru置换γ'-Ni3Al相区内层Al,刚复合合金化Ni/Ni3Al相界的断裂强度不仅没有提高,反而比Ru单独合金化时Ni/Ni3Al相界的断裂强度还低.电子态密度与电子密度分布图的分析表明:Re与Ru合金化对γ-Ni/γ'-Ni3Al相界断裂强度的影响可归因于Re和Ru与其最近邻Ni原子间强烈的电子相互作用引起的相界区域层间原子成键相互作用的改变.     

Formation and evolution properties of clusters in liquid metal copper during rapid cooling processes

Based on the quantum Sutton-Chen many-body potential, a molecular dynamics simulation was performed to investigate the formation and evolution properties of clusters in liquid Cu with 50 000 atoms. The cluster-type index method（CTIM） was used to describe the complex microstructure transitions. It is demonstrated that the amorphous structures are mainly formed with the three bond-types of 1551, 1541 and 1431 in the system, and the icosahedral cluster （12 0 12 0） and other basic polyhedron clusters of （12 2 8 2）, （13 1 10 2）, （13 3 6 4）, （14 1 10 3）, （14 2 8 4） and （14 3 6 5） play a critical and leading role in the transition from liquid to glass. The nano-clusters formed in the system consist of some basic clusters and middle cluster configurations by connecting to each other, and distinguish from those obtained by gaseous deposition and ionic spray. From the results of structural parameter pair distribution function g（r）, bond-types and basic cluster-types, it is found that the glass transition temperature Tg for liquid metal Cu is about 673 K at the cooling rate of 1.0 × 10^14 K/s.     

过冷液态和非晶态金属Pb等温驰豫过程中bcc相的形成和演变特性(英文)

采用分子动力学模拟方法和团簇类型指数法,对过冷液态和非晶态金属Pb在等温驰豫过程中bcc相的形成和演变特性进行研究。结果表明:bcc相的形成和演变密切依赖等温驰豫过程的初始温度和初始结构,在过冷液态区,bcc相很容易形成并在模拟时间范围内保持稳定;而在非晶态区,bcc相先形成并随后部分转变为hcp相,当驰豫的初始温度在较低的153K和113K时,hcp和fcc相不经历亚稳bcc相而直接在非晶态结构中形成;这说明Ostwald的"步进原则"在过冷液态和非晶态Pb等温驰豫过程中是有效的,并且,亚稳bcc相起到重要的晶化前驱的作用。     

液态Ca70Mg30合金快速凝固过程中纳米团簇结构形成演变特性模拟

采用分子动力学方法对液态Ca70Mg30合金快速凝固过程中纳米团簇结构的形成和演变特性进行模拟。采用原子团类型指数法(CTIM)对凝固过程中纳米团簇结构的演变进行分析。结果表明：系统在5×1011 K/s的冷速条件下形成以1551、1541和1431为主的非晶态结构,非晶转变温度约为530 K;(120120)二十面体基本原子团对系统非晶结构的形成起到决定性的作用,并且原子半径较小的Mg原子更容易占据二十面体基本原子团中心原子的位置;同时,纳米团簇主要是通过中等尺寸团簇的合并而形成,纳米级大团簇的形成演变过程呈现出类似于非晶晶化过程的3个阶段式的变化。     

二元液态金属AgxCu1-x快速凝固过程的分子动力学模拟研究

用quantum Sutton-Chen多体势对AgxCu1-x在冷却速率为2×1012K/s凝固过程的模拟,发现AgxCu1-x在x=35～65范围内具有形成非晶的能力,特别是对应于二元相图共晶点的Ag60Cu40在凝固过程中二十面体和其它多面体结构不仅数目大,而且还具有极为稳定的遗传性,而最容易得到非晶态合金.证实了合金化效应对非晶态合金的形成倾向和稳定性的关键作用.此外采用键对及原子多面体类型指数法对凝固过程中微观结构组态变化的分析,不但能说明二十面体结构在非晶态合金形成和稳定性中所起的关键作用,又有助于对液态金属的凝固过程、非晶态微观结构特征的深入理解.     

冷速对液态GaAs快速凝固过程中微观结构的影响

采用分子动力学方法对液态GaAs在六种不同冷速下的快速凝固过程进行模拟,并采用双体分布函数、平均配位数、键角分布函数、二面角分布和可视化等方法对凝固过程的微观结构变化进行分析。结果表明:凝固过程中部分As原子发生偏聚,冷却后形成γ砷(简单立方结构As8),当冷速为1×10~(10) K/s和2×10~(10) K/s时,富Ga区域主要是以闪锌矿和纤锌矿为主的晶体结构;当冷速高于5×10~(10) K/s时,富Ga区域形成以Ga-Ga-Ga和Ga-As-Ga三元环结构为主的非晶无规网络结构。