Parallel algorithm of solidification process simulation for large-sized system of liquid metal atoms

1　INTRODUCTIONItiswellknownthatinthestudyofmicrostruc turesofmaterials ,sometimesitisdifficulttogetthedesiredresultsbecauseofthelimitofexperimentcon ditions .Forexample ,theX raydiffractioncannotbeusedtoshowtherealmicrostructuresofliquidoramorphousmetalswithintheirshort rangeorder .Duringtherapidcoolingprocessesfromliquidtoglassmetals,itisalsodifficulttoobservethetransientchangeoftheirmicrostructuresbyinstruments ,andsoon .Withthedevelopmentofcomputerscienceandtechnology ,however ,thoser…     

液态金属Al快凝过程中纳米级大团簇结构的形成特性模拟研究

采用分子动力学方法，对含有400000个Al原子的液态金属大系统在快凝过程中纳米级团簇结构的形成特性进行了模拟研究，并采用原子团类型指数法(CTIM)来描述各种类型的团簇结构组态。结果显示：二十面体原子团(120120)及其组合在微观结构转变中起着最重要的作用；纳米级大团簇(150个原子)是由一些中等原子团结合而成，等原子团由小原子团组成；这种结构与由其它方法获得的纳米级大团簇的结构完全不同，后者是以某一个原子为中心按八面体结构堆积起来的多壳层晶体结构。这些结果正好可以用来解释用不同方法所形成的Al的团簇结构组态之间的本质区别。     

Configuration evolution of Aln（n=3,4,6,13,19） clusters studied using linear synchronous transit method

The evolution of configurations of Aln （n=3,4,6,13,19） clusters were investigated using linear synchronous transit （LST） method. The stable structures of Al3, Al4, Al6, Al13, Al19 clusters were confirmed to be triangle, rhombus, octahedron, icosahedron and double icosahedron, respectively. For Al6 and Al19 clusters there are metastable structures of parallelogram and octahedron, respectively, whereas in the Al3, Al4 and Al13 clusters, no metastable configuration are validated. A large energy gap and a low energy barrier between the parallelogram and the octahedron of the Al6 cluster indicate the transformation from its metastable configuration to stable octahedron to be rather easy. By contrast, a small energy gap and a high energy barrier between the stable and metastable structures of Al19 cluster mean its configuration evolution from the octahedron to the double icosahedron occurs hardly, therefore the metastable octahedron configuration of Al19 cluster can be extensively detected in experiments and simulations.     

Simulation study on transition mechanisms of microstructures during forming processes of amorphous metals

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｔｉｓｗｅｌｌｋｎｏｗｎｔｈａｔａｍｏｒｐｈｏｕｓｍｅｔａｌｓａｎｄａｌ ｌｏｙｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｍｅｌｔｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｐｏｓｓｅｓｓｖａｒｉｏｕｓｅｘ ｃｅｌｌｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ,ｗｈｉｃｈａｒｅｍａｉｎｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｈｅｉｒｓｐｅｃｉａｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ .Ｆｏｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ,ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｂ…     

液态金属Ag6Cu4凝固过程中非晶转变的分子动力学模拟

用 quantum Sutton-Chen 多体势对液态金属Ag6Cu4凝固过程进行了分子动力学模拟研究. 在冷却速率为2×1012～2×1014 K/s范围内, Ag6Cu4总是形成非晶态结构, 在非晶态合金的形成和稳定性中起关键作用的是原子的二十面体结构. 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, 有助于对液态金属的凝固过程、非晶态结构特征的深入理解.     

液态Al凝固过程的微观结构转变特性

采用分子动力学方法对液态Ａｌ的凝固过程中的微观结构转变特性进行了模拟研究,发现在凝固过程中以１５５１键型数目的变换最为显著,模拟结果表明：随着温度降低,系统有序度增加,无序度下降。     

Ag粒子与Ni包覆Ag粒子熔化特性的价键分析

采用非相对论第一原理分子轨道DV—Xα模型簇方法，计算了Ag纳米粒子自由表面与Ag-Ni半共格界面的电子结构，并从键重叠聚居数QAB，层内与层间原子的部分键合强度(PBO)以及界面原子的总键合强度(TBO)几个方面，对Ag的(111)，(100)与(110)自由表面和Ag—Ni半共格界面的价键结构进行了比较，进而对其熔化特性进行了分析．初步揭示了自由表面“预熔化”与共格界面“过热”的电子机制，并从电子层次上考察了(111)，(100)和(110)表面与界面的预熔化与过热程度及其熔化方式．     

Ni基合金γ／γ′相界Ir合金化时结构特性的第一原理研究

采用非相对论第一原理分子轨道DV-Xα模型簇方法,计算了Ni基单晶超合金γ/γ'相界的电子结构,并从键重替聚居数(QAB)、界面原子层间的部分键合强度,以及界面原子局域环境总键合强度几个方面,对Ir合金化前后γ/γ'界面的结构稳定性、脆化特性、相间断裂的难易程度等几个方面对γ/γ'相界的结构特性进行了分析。结果表明:Ir合金化能增强γ/γ'界面Ni-Ni与Ni-Al原子间的键合强度,价键强度的增加有如下的变化趋势:QNi-Ni相似文献   

Ni基合金γ/γ''相界Ir合金化时结构特性的第一原理研究

采用非相对论第一原理分子轨道DV-Xa模型簇方法,计算了Ni基单晶超合金γ/γ'相界的电子结构,并从键重叠聚居数(QAB)、界面原子层间的部分键合强度,以及界面原子局域环境总键合强度几个方面,对Ir合金化前后γ/γ'界面的结构稳定性、脆化特性、相间断裂的难易程度等几个方面对γ/γ'相界的结构特性进行了分析.结果表明:Ir合金化能增强γ/γ'界面Ni-Ni与Ni-Al原子间的键合强度,价键强度的增加有如下的变化趋势:QNi-Ni＜QNi-Al＜QIr-Ni＜QIr-Al,相界上,当被置换原子的种类与位置不同时,Ir合金化对γ/γ'相界结构性能的影响程度也不相同,比较而言,Ir置换γ相中的Ni最有利于提高γ/γ'相界的结构稳定性与相间抗断强度.     

液态金属大系统急冷过程中微结构转变机制的模拟研究

首次对于由50000个Al原子组成的液态金属系统在由急冷形成非晶态结构的过程中所出现的微观结构组织的变化进行了分子动力学模拟研究。探讨各种有关键型、原子团结构组态的转变机制,得到一幅十分清晰的关于金属原子成团及其演变的图景,同时也对模拟计算结果的微观机理给了相应的讨论。这对于深入理解非晶态结构的形成机制及其微观过程,将有重要的启示作用。