液態(tài)Ca50Zn50合金凝固過程中微觀結(jié)構(gòu)演變的模擬研究.pdf

1、本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法，對(duì)液態(tài)合金Ca50Zn50的凝固過程進(jìn)行了模擬研究。結(jié)合雙體分布函數(shù)法、化學(xué)短程序參數(shù)法、鍵型指數(shù)法、原子團(tuán)類型指數(shù)法(CTIM)和微觀可視化等方法深入分析了系統(tǒng)在快速凝固過程中微觀結(jié)構(gòu)的演變及其機(jī)理。
　　首先，本文模擬研究了冷速對(duì)液態(tài)合金Ca50Zn50凝固過程中微觀結(jié)構(gòu)演變的影響，結(jié)果表明：冷速對(duì)系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)演變具有重要影響，冷速為1×1014K/s，1×1013/s，1×1012K/s和5×101

2、1K/s時(shí)，體系是以二十面體(12012000)為主的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。冷速5×1011K/s是Ca50Zn50系統(tǒng)形成晶態(tài)原子結(jié)構(gòu)的臨界冷速，在冷速大于臨界冷速時(shí)，二十面體數(shù)量隨著冷速降低而增加；冷速為1×1011K/s和5×1010K/s時(shí)，所得到的晶態(tài)結(jié)構(gòu)以亞穩(wěn)相為主，Zn原子形成bcc結(jié)構(gòu)，部分Ca原子形成hcp和fcc結(jié)構(gòu)，冷速越小晶態(tài)基本原子團(tuán)數(shù)量越多。
　　本文進(jìn)一步對(duì)包含10000個(gè)原子的液態(tài)合金Ca50Zn50以1×1

3、013K/s的冷速凝固過程進(jìn)行了模擬，探討了系統(tǒng)中短程有序結(jié)構(gòu)及中程有序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中總雙體分布函數(shù)曲線跟經(jīng)典的雙體分布函數(shù)曲線不同，Ca、Zn原子半徑的差異導(dǎo)致總雙體分布函數(shù)第一峰分裂成三個(gè)小峰，所形成的基本原子團(tuán)中心原子以小原子Zn為主，其配位數(shù)集中在9到12之間。二十面體的變化最大且含量最多，也是短程有序連結(jié)形成中程有序結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。高溫液態(tài)中大多數(shù)團(tuán)簇以點(diǎn)共用(VS)、線共用(ES)和面共用(FS)方式結(jié)合，固態(tài)的非晶體中大