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需求產(chǎn)品的制造過程中,是相關領域的核心研究對象之一。例如,合金固液界面的熱力學性質(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、夾雜物輸運等）的關鍵因素。隨著電子顯微技術、理論與計算模擬技術的快速發(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量。當前最先進的實驗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等關鍵熱力學量�；谠幽M技術的研究方法有潛力在探索界面關鍵熱力學量等方面發(fā)揮作用,但相關研究很少瞄準構(gòu)建熱力學理論所需的核心熱力學量開展。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-計算”一體化的基于分子動力學模擬技術的研究方法,對鋁鉛合金異質(zhì)固液界面實現(xiàn)了精... 

【文章來源】：華東師范大學上海市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 界面熱力學相關理論
    2.1 毛細波漲落理論
        2.1.1 界面自由能
        2.1.2 經(jīng)典三維毛細波漲落理論
        2.1.3 低維度毛細波漲落理論
    2.2 預熔化現(xiàn)象
        2.2.1 預熔化研究進展
        2.2.2 預熔化理論介紹
第三章 方法
    3.1 分子模擬技術
        3.1.1 分子動力學
        3.1.2 LAMMPS計算軟件與并行化技術
        3.1.3 固液兩相平衡的分子模擬技術
    3.2 固液界面結(jié)構(gòu)與熱力學性質(zhì)表征方法
        3.2.1 結(jié)構(gòu)序參量
        3.2.2 局域壓強計算方法
    3.3 自主開發(fā)的并行化固液界面本征分析技術
        3.3.1 LAMMPS開源程序結(jié)構(gòu).
        3.3.2 結(jié)構(gòu)序參量計算LAMMPS實現(xiàn)
        3.3.3 局域壓強計算LAMMPS實現(xiàn)
第四章 異質(zhì)鋁鉛固液界面的界面應力計算研究
    4.1 引言
    4.2 方法
        4.2.1 模擬細節(jié)
        4.2.2 計算界面物理量分布
        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)關系
        4.3.2 壓強分量、應力以及界面過剩應力
        4.3.3 層內(nèi)壓強
    4.4 小結(jié)
第五章 異質(zhì)鋁鉛固液界面臺階自由能的計算研究
    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 模擬方法細節(jié)
        5.2.4 確定界面層和臺階邊界以及振動譜計算
    5.3 計算結(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 臺階邊緣無序化團簇研究
    7.1 引言
    7.2 方法
        7.2.1 模擬細節(jié)
        7.2.2 界面層內(nèi)無序Al原子團簇確定方法
        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
簡歷及研究成果
后記


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于臨界晶胚法的Ni固液界面能分子動力學計算[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