第一性原理計(jì)算模擬Ca-MG-Cu金屬玻璃的形成過程和原子結(jié)構(gòu).pdf

1、分子動(dòng)力學(xué)模擬是研究凝聚態(tài)物質(zhì)體系的有力工具。其模擬結(jié)果可以用來評(píng)估理論近似的可靠性，也能提供實(shí)驗(yàn)上難以獲得或是不可能得到的結(jié)構(gòu)信息。最近，第一性原理分子動(dòng)力學(xué)模擬成為研究材料的流行方法。第一性原理計(jì)算擺脫了經(jīng)驗(yàn)勢函數(shù)的限制，能夠得到最接近真實(shí)情況的結(jié)構(gòu)，并能精確獲得不同元素和合金的性質(zhì)。
　　我們使用基于密度泛函理論的第一性原理分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算Ca50Mg20Cu30液體合金的快速凝固成非晶態(tài)固體的過程，得到了不同溫度下體系的

2、對(duì)關(guān)聯(lián)函數(shù)、結(jié)構(gòu)因子、配位數(shù)、均方位移以及擴(kuò)散系數(shù)。同時(shí)使用了鍵對(duì)分析和鍵角分布模擬計(jì)算了Ca-Mg-Cu合金在淬火降溫過程中的結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明，隨著溫度的降低，短程到中程有序結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，不同原子對(duì)之間的相互作用增加，而對(duì)關(guān)聯(lián)函數(shù)的第二峰隨著溫度的降低發(fā)生了明顯的劈裂，標(biāo)志著非晶態(tài)金屬玻璃結(jié)構(gòu)的形成。模擬得到的結(jié)構(gòu)因子與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合很好，模擬結(jié)果可靠性較高。配位數(shù)計(jì)算結(jié)果與ECP模型的理論結(jié)果高度符合。合金中的Ca-Cu之間的相互作用最

3、強(qiáng)。HA鍵對(duì)分析結(jié)果表明大量的五角雙棱錐結(jié)構(gòu)在快速固化的過程中形成，并且成為了數(shù)目最多的多面體局域結(jié)構(gòu)。我們發(fā)現(xiàn)Ca50Mg20Cu30合金中Ca-Cu的相互作用最強(qiáng)，而在快速降溫凝固過程中三原子的密堆積結(jié)構(gòu)和五重對(duì)稱結(jié)構(gòu)的短程有序程度增加，促進(jìn)了過冷液體的玻璃轉(zhuǎn)變。電荷密度計(jì)算表明金屬玻璃Ca-Mg-Cu中存在著Ca-Mg，Ca-Cu，Mg-Cu，和Cu-Cu共價(jià)鍵。大量的共價(jià)鍵的存在，促進(jìn)了過冷液體的玻璃轉(zhuǎn)變，有利于金屬玻璃的穩(wěn)定。