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文檔簡介
1、液相分離型合金在通常冷卻條件下固態(tài)組織會由于重力作用而出現(xiàn)分層,使得其工業(yè)應(yīng)用受到限制。近年來隨著科技的發(fā)展,通過一些特殊方法可制備出完全不同于常規(guī)冷卻條件下的組織形貌,使得這類材料的應(yīng)用成為可能。對于液相分離型合金的熔體凝固過程和其微觀結(jié)構(gòu)特征的研究,有助于人們理解和制備出性能更好的合金材料。而實驗上很難直接在高溫下觀測到合金熔體的許多特征,因此計算機模擬在這方面研究中一直起著非常重要的作用。本文基于Zhou的EAM作用勢,采用分子動
2、力學(xué)模擬的方法對Cu-Co合金熔體的結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行表征;采用分子動力學(xué)和實驗相結(jié)合方式,以Cu50Co50熔體為例,研究了快速凝固過程中液相分離過程及對凝固組織的影響;在此基礎(chǔ)上,為獲得相分離型非晶,通過添加Zr元素提高Cu-Co合金的非晶形成能力,得到如下結(jié)果:
對不同成分的Cu-Co合金熔體特征進(jìn)行研究。利用分子動力學(xué)模擬的方法計算了偶分布函數(shù)、Bhatia-Thornton結(jié)構(gòu)因子和混合焓等參數(shù)。偶分布函數(shù)
3、的計算結(jié)果表明在Cu-Co、Cu-Cu、Co-Co三個偏偶分布函數(shù)中,同類原子對顯示出最高峰;不同成分的Cu-Co都為正的混合焓,且Scc(q)在q→0處呈明顯增加趨勢;而計算得到的間接擴散系數(shù)也呈中心對稱的拋物線趨勢。以上計算結(jié)果表明,Cu-Co合金熔體具有明顯的相分離趨勢。
對Cu50Co50合金熔體的結(jié)構(gòu)特性和動力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)模擬。計算得到的配位數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)表明Cu50Co50合金熔體中存在同種原子的聚集;通過原子軌
4、跡圖發(fā)現(xiàn),隨著溫度的降低,熔體中同種原子聚集程度增大,最終形成明顯的富Cu和富Co區(qū)域。Cu50Co50均方位移的計算結(jié)果表明,該合金的非晶形成能力較差。通過對不同冷速下凝固的Cu50Co50合金的微觀組織研究表明:在冷卻速度較快冷卻條件下(采用單輥快淬法),熔體凝固時成分分布較均勻,無明顯液滴形成;隨著冷卻速度的降低(銅模濺射法),同種原子有充分時間聚集,在富Cu的基體上出現(xiàn)富Co的小液滴,并隨著冷速的進(jìn)一步降低(銅模噴注),這些液滴
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