過渡族金屬二元納米合金的相變及玻璃結(jié)構(gòu)形成的研究.pdf

1、多組元的金屬團(tuán)簇被稱為納米合金。作為新興納米材料領(lǐng)域，在納米尺度上制備性質(zhì)可控和結(jié)構(gòu)良好的納米合金已經(jīng)成為實(shí)驗(yàn)、計(jì)算和理論研究者共同關(guān)注的問題。目前，納米合金在快速退火條件下形成金屬玻璃這一現(xiàn)象成為研究的熱點(diǎn)。金屬玻璃是一種結(jié)構(gòu)的無序性與玻璃類似的非晶態(tài)合金。金屬玻璃具有遠(yuǎn)比常規(guī)納米合金更優(yōu)異的性質(zhì)，例如極好的延展性、抗腐蝕性、高強(qiáng)度、高硬度等，正在成為具有重要發(fā)展前景的新材料。
　　本文使用分子動(dòng)力學(xué)方法(MD)和嵌入勢函數(shù)(E

2、AM)進(jìn)行了不同組成比例的四種AB（CuAg、PdNi、CuNi、PdAg）二元納米合金的快速退火模擬，通過勢能曲線、徑向?qū)Ψ植己瘮?shù)、團(tuán)簇內(nèi)部多面體配位數(shù)分析手段，研究了組成比例對納米合金在退火過程中的相變機(jī)制和結(jié)構(gòu)演變的影響規(guī)律。
　　研究表明:(1)A、B原子表面能的相對大小是決定AB納米合金退火后團(tuán)簇結(jié)構(gòu)中A、B原子分布的關(guān)鍵因素。當(dāng)A、B原子的表面能之比值ESur-A/ESur-B偏離1較多時(shí)，A、B原子趨于形成核殼結(jié)構(gòu)，

3、其中表面能較小的原子類型趨向于團(tuán)簇表面以減小團(tuán)簇的表面能。例如:CuAg納米合金中，Ag、Cu的表面能之比ESur-Ag/ESur-Cu=1∶1.583，表面能相差較大，Cu、Ag原子趨于分離，形成以Ag原子為殼，Cu原子為核的核殼結(jié)構(gòu)。而CuNi納米合金中，Cu、Ni的表面能之比ESur-Cu/ESur-Ni=1∶1.176，表面能相近，Cu、Ni原子趨于混合，形成混合結(jié)構(gòu);(2)A、B原子尺寸的相對比值RA/RB對AB納米合金在退火

4、過程中的結(jié)構(gòu)演變有重要影響。如果比值明顯偏離1，A，B原子尺寸失配度大，退火后團(tuán)簇結(jié)構(gòu)為玻璃結(jié)構(gòu);如果比值接近于1，A，B原子尺寸失配度小，退火后團(tuán)簇結(jié)構(gòu)一般為類晶體結(jié)構(gòu)。例如:CuAg納米合金中，Cu、Ag原子的RCu/RAg=1/1.112，原子大小失配度偏大，當(dāng)團(tuán)簇中Cu和Ag原子數(shù)接近時(shí)，團(tuán)簇結(jié)構(gòu)體現(xiàn)為類玻璃結(jié)構(gòu)，而CuNi納米合金中，Ni、Cu原子的RNi/RCu=1/1.066，原子大小較為一致，所有比例的CuNi納米合金退