發(fā)布時間：2022-02-24 11:07

　　固液界面廣泛存在于高品質(zhì)合金、芯片、新能源器件等國家重點(diǎn)需求產(chǎn)品的制造過程中,是相關(guān)領(lǐng)域的核心研究對象之一。例如,合金固液界面的熱力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)信息是理解冶金制造中諸多重要物理過程（形核、晶粒生長、夾雜物輸運(yùn)等）的關(guān)鍵因素。隨著電子顯微技術(shù)、理論與計(jì)算模擬技術(shù)的快速發(fā)展,越來越多物質(zhì)界面內(nèi)的結(jié)構(gòu)相變（預(yù)熔化等）和面內(nèi)多相共存（晶界內(nèi)complexion膚色相等）被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。目前還缺乏一套完整的熱力學(xué)理論來解釋這類界面新奇結(jié)構(gòu)物相。為了構(gòu)建這套熱力學(xué)理論,除了需要掌握微觀結(jié)構(gòu)信息外,還需要一組完備的描述界面物相的熱力學(xué)量。當(dāng)前最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段也無法提供界面內(nèi)部完整原子結(jié)構(gòu)信息,更難以直接測量局域壓強(qiáng)等關(guān)鍵熱力學(xué)量。基于原子模擬技術(shù)的研究方法有潛力在探索界面關(guān)鍵熱力學(xué)量等方面發(fā)揮作用,但相關(guān)研究很少瞄準(zhǔn)構(gòu)建熱力學(xué)理論所需的核心熱力學(xué)量開展。因此,結(jié)構(gòu)相變和面內(nèi)多相共存的物質(zhì)界面的基礎(chǔ)研究仍處于數(shù)據(jù)不完整、理論缺失的狀態(tài)。本文以鋁鉛固液界面這一具有代表性的異質(zhì)合金固液界面系統(tǒng)為研究對象,開發(fā)了一套“模擬-分析表征-計(jì)算”一體化的基于分子動力學(xué)模擬技術(shù)的研究方法,對鋁鉛合金異質(zhì)固液界面實(shí)現(xiàn)了精... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 固液界面概述
    1.2 界面層內(nèi)熱力學(xué)信息發(fā)展
    1.3 本文主要內(nèi)容與意義
第二章 界面熱力學(xué)相關(guān)理論
    2.1 毛細(xì)波漲落理論
        2.1.1 界面自由能
        2.1.2 經(jīng)典三維毛細(xì)波漲落理論
        2.1.3 低維度毛細(xì)波漲落理論
    2.2 預(yù)熔化現(xiàn)象
        2.2.1 預(yù)熔化研究進(jìn)展
        2.2.2 預(yù)熔化理論介紹
第三章 方法
    3.1 分子模擬技術(shù)
        3.1.1 分子動力學(xué)
        3.1.2 LAMMPS計(jì)算軟件與并行化技術(shù)
        3.1.3 固液兩相平衡的分子模擬技術(shù)
    3.2 固液界面結(jié)構(gòu)與熱力學(xué)性質(zhì)表征方法
        3.2.1 結(jié)構(gòu)序參量
        3.2.2 局域壓強(qiáng)計(jì)算方法
    3.3 自主開發(fā)的并行化固液界面本征分析技術(shù)
        3.3.1 LAMMPS開源程序結(jié)構(gòu).
        3.3.2 結(jié)構(gòu)序參量計(jì)算LAMMPS實(shí)現(xiàn)
        3.3.3 局域壓強(qiáng)計(jì)算LAMMPS實(shí)現(xiàn)
第四章 異質(zhì)鋁鉛固液界面的界面應(yīng)力計(jì)算研究
    4.1 引言
    4.2 方法
        4.2.1 模擬細(xì)節(jié)
        4.2.2 計(jì)算界面物理量分布
        4.2.3 塊體濃度和界面過剩量
    4.3 結(jié)果
        4.3.1 平衡態(tài)下密度和濃度與溫度的函數(shù)關(guān)系
        4.3.2 壓強(qiáng)分量、應(yīng)力以及界面過剩應(yīng)力
        4.3.3 層內(nèi)壓強(qiáng)
    4.4 小結(jié)
第五章 異質(zhì)鋁鉛固液界面臺階自由能的計(jì)算研究
    5.1 引言
    5.2 方法
        5.2.1 鋁(Al)-鉛(Pb)系統(tǒng).
        5.2.2 周期內(nèi)單臺階建立方法
        5.2.3 模擬方法細(xì)節(jié)
        5.2.4 確定界面層和臺階邊界以及振動譜計(jì)算
    5.3 計(jì)算結(jié)果
        5.3.1 臺階各向異性測量
        5.3.2 臺階漲落
        5.3.3 臺階自由能
    5.4 小結(jié)
第六章 異質(zhì)鋁鉛固液界面界面層結(jié)構(gòu)研究
    6.1 引言
    6.2 分析方法
    6.3 面內(nèi)結(jié)構(gòu)
    6.4 小結(jié)
第七章 臺階邊緣無序化團(tuán)簇研究
    7.1 引言
    7.2 方法
        7.2.1 模擬細(xì)節(jié)
        7.2.2 界面層內(nèi)無序Al原子團(tuán)簇確定方法
        7.2.3 臺階邊緣無序Al原子的結(jié)構(gòu)表征方法
    7.3 結(jié)果
        7.3.1 臺階邊緣無序Al原子結(jié)構(gòu)信息
        7.3.2 臺階邊緣無序Al原子與溫度的變化關(guān)系
    7.4 討論
    7.5 小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 總結(jié)
    8.2 展望
參考文獻(xiàn)
簡歷及研究成果
后記


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于臨界晶胚法的Ni固液界面能分子動力學(xué)計(jì)算[J]. 周化光,王猛,林鑫,黃衛(wèi)東.  稀有金屬材料與工程. 2013(06)



本文編號：3642598