【摘要】：本論文通過計算機模擬方法對鈷基非晶態(tài)合金進行了研究,主要工作包括兩部分。第一部分工作是采用從頭計算分子動力學(xué)(ab initio molecular dynamics)模擬的方法研究了鈷基非晶態(tài)合金(Co80P14B6,Co80P13C7和Co80B14C6)的原子結(jié)構(gòu),從而調(diào)查了類金屬元素對鈷基非晶態(tài)合金玻璃化形成能力和磁性能的影響。我們通過雙體分布函數(shù),Voronoi多面體和鍵對分析調(diào)查了這三個鈷基非晶態(tài)合金在液態(tài)(1600 K)和玻璃態(tài)(300 K)下的局域原子結(jié)構(gòu)。雙體分布函數(shù)和Voronoi多面體分析指出,這三個鈷基非晶態(tài)合金的玻璃化形成能力按Co80B14C6,Co80P13C7和Co80P14B6的順序依次增加。同時,發(fā)現(xiàn)在三個鈷基非晶態(tài)合金中,P原子有著和Co原子類似的局域結(jié)構(gòu),即P原子處在Co原子的替換位置。且以Co和P為中心的團簇較大,主要為類二十面體團簇。鍵對分析技術(shù)發(fā)現(xiàn),這三個鈷基非晶態(tài)合金的主要組成鍵對都是完美的或者扭曲的二十面體鍵對,如1551,1541和1431鍵對。基于態(tài)密度函數(shù)(density of state,DOS),我們計算了Co原子和類金屬原子對于這三個非晶態(tài)合金平均磁矩的貢獻。DOS分析發(fā)現(xiàn),三個非晶態(tài)合金都顯現(xiàn)出弱鐵磁性,而且主要磁矩貢獻均來自于Co的3d電子,而類金屬原子在這三個非晶態(tài)合金中都呈現(xiàn)出相似的平均磁矩。第二部分工作可以細化為兩個小部分:(1)研究類金屬元素B的含量對鈷基非晶態(tài)合金(CoTaB和CoNbB)的局域結(jié)構(gòu)以及機械性能的影響。模擬計算結(jié)果顯示,B原子的加入使得合金中0 3 6 0團簇的數(shù)目明顯增加,同時也使得Co-B和B-B之間的共價鍵數(shù)目增多,而這種強共價鍵特性可能導(dǎo)致了合金的高強度。(2)探討過渡族元素M(M=Ta,Nb和Mo)對CoMB非晶態(tài)合金的性能及強度的影響。結(jié)果顯示,Ta和Nb的加入使得鈷原子第一殼層原子配位幾率增加,同時也使得CoTaB和CoNbB非晶態(tài)合金的短程有序性強于CoMoB非晶態(tài)合金。其次,我們發(fā)現(xiàn)三個Co基非晶態(tài)合金在中程序方面存在一定的有序性,而這種中程有序性跟普遍存在于這三個合金中的0 3 6 0團簇有著緊密的關(guān)系,很可能對于合金的強度有一定的貢獻。
[Abstract]:In this paper, the cobalt-based amorphous alloy is studied by computer simulation. The main work consists of two parts. In the first part, the atomic structures of cobalt-based amorphous alloys (Co80P14B6, Co80P13C7 and Co80B14C6) were studied by ab initio molecular dynamics (ab initio molecular dynamics) simulation. The effect of metal-like elements on the glass forming ability and magnetic properties of cobalt-based amorphous alloys was investigated. The local atomic structures of the three cobalt-based amorphous alloys in liquid state (1600 K) and glass state (300K) have been investigated by means of double body distribution function Voronoi polyhedron and bond pair analysis. The distribution function and Voronoi polyhedron analysis show that the glass forming ability of the three cobalt-based amorphous alloys increases in the order of Co80B14C6 Co80P13C7 and Co80P14B6. At the same time, it is found that the P atom has a local structure similar to that of the Co atom in the three cobalt-based amorphous alloys, that is, the P atom is in the substitution position of the Co atom. The clusters centered on Co and P are larger, mainly icosahedron clusters. It is found that the three cobalt-based amorphous alloys are composed of perfect or twisted icosahedron bond pairs, such as 1551, 1541 and 1431 bond pairs. Based on the density of states function (density of), we calculated the contribution of Co atoms and metal-like atoms to the mean magnetic moments of the three amorphous alloys. The main contribution of magnetic moment comes from the 3D electrons of Co, and the metal-like atoms show a similar average magnetic moment in the three amorphous alloys. The second part can be divided into two parts: (1) the effect of the content of metal-like element B on the local structure and mechanical properties of cobalt-based amorphous alloys (CoTaB and CoNbB) is studied. The simulation results show that the addition of B atoms increases the number of 0.360 clusters and covalent bonds between Co-B and B-B. This strong covalent bond may lead to the high strength of the alloy. (2) the effect of transition group elements M (Mtadao Nb and Mo) on the properties and strength of CoMB amorphous alloy is discussed. The results show that the addition of Ta and NB increases the coordination probability of the first shell of cobalt atoms, and the short range ordering of CoTaB and CoNbB amorphous alloys is stronger than that of CoMoB amorphous alloys. Secondly, we find that there is a certain degree of order in the middle process of the three Co based amorphous alloys, and this intermediate range order is closely related to the 0.360 clusters that are ubiquitous in these three alloys. It is likely to contribute to the strength of the alloy.
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG146.16

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本文編號：2138644