本文關(guān)鍵詞：Al-Cu和Al-Ni二元合金系的液態(tài)結(jié)構(gòu)研究

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【摘要】：本文采用從頭算分子動力學(xué)(AIMD)的方法計算和分析了Al-Cu二元合金系的液態(tài)結(jié)構(gòu),并與Al-Ni二元合金系的液態(tài)結(jié)構(gòu)進行比較。另外本文重點分析了Al-Cu和Al-Ni二元合金稀熔體的液態(tài)結(jié)構(gòu),探討中程序結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。對Al-Cu二元合金系的研究發(fā)現(xiàn),Al-Cu液態(tài)合金中,異類原子之間的相互作用較強,Al-Cu化學(xué)短程序占主導(dǎo)地位。合金在Al50Cu50成分點,Al-Cu化學(xué)短程序最強,與原子的偏配位數(shù)分析結(jié)果相一致。Voronoi多面體分析表明,Al-Cu合金系中以A1原子和Cu原子為中心的多面體多為類二十面體。Al-Cu合金系中Al原子周圍以配位數(shù)為12和13的多面體占主導(dǎo)地位,而Cu原子周圍在Cu含量比較低時,配位數(shù)為10和11的多面體占主導(dǎo)地位,隨著Cu含量的增加,配位數(shù)為11和12的多面體占主導(dǎo)地位。對比Al-Cu和Al-Ni二元合金系的液態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),Al-Ni異類原子之間的相互作用要強于Al-Cu異類原子之間的相互作用,這與熱力學(xué)混合焓數(shù)據(jù)相一致。在Al-Cu合金系中Cu成分在10%左右表現(xiàn)為Cu-Cu原子二次配位占主導(dǎo)地位,而在Al-Ni合金系中Ni成分在30%左右才表現(xiàn)為Ni-Ni原子之間二次配位占主導(dǎo)地位。Al-Ni在Al75Ni25成分處化學(xué)短程序強度最大而Al-Cu則在Al50Cu50成分處化學(xué)短程序強度最大。對合金系中原子偏配位數(shù)的分析表明,同樣成分的Al-Ni和Al-Cu合金,NNiAl和NAINi的數(shù)值都分別大于NcuAl和NAlcu,Ni原子相比于Cu原子更趨向于和Al原子配位。Voronoi多面體的分析表明在Al-Ni合金系中A1原子周圍配位數(shù)為11和12的多面體占主導(dǎo)地位,而Al-Cu合金系中的舢原子周圍配位數(shù)為12和13的多面體占主導(dǎo)地位。對Al-Cu和Al-Ni稀熔體合金的液態(tài)結(jié)構(gòu)分析表明Cu-Cu和Ni-Ni都是二次配位占主導(dǎo)地位,同樣成分Ni-Ni二次配位占主導(dǎo)地位更明顯。合金成分由5%提高到8%,Cu-Cu和Ni-Ni一次配位減少,二次配位增加。Al-Cu和Al-Ni合金稀熔體中異類原子之間的化學(xué)短程序強弱：Al92Ni8Al95Ni5Al92Cu8Al95Cu5。 Voronoi多面體的分析表明Al-Ni和Al-Cu合金中Ni和Cu原子周圍的類0360多面體差別最大,Al92M8和Al95Ni5合金中Ni為中心的類0360多面體含量分別是21.5%和28%,而A192Cu8和Al95Cu5合金中Cu為中心的類0360多面體含量則為14.5%和12.3%。我們對比分析了A192Cu8、Al95Cu5、Al92Ni8和Al95Ni5稀熔體合金的總結(jié)構(gòu)因子曲線,其預(yù)峰的位置在1.5A-1附近。偏結(jié)構(gòu)因子曲線上預(yù)峰的位置在1.8-1-2A-1,對應(yīng)的中程序結(jié)構(gòu)的尺寸在3.90A-4.50A偏結(jié)構(gòu)因子曲線上預(yù)峰高度Al95Cu5＞A192Cu8、Al95Ni5＞Al92Ni8,這是因為5%成分的合金中Cu-Cu和Ni-Ni幾乎都是二次配位,中程序結(jié)構(gòu)更加明顯。我們認為Al-Cu和Al-Ni稀熔體合金中的中程序結(jié)構(gòu)是Cu為中心的原子團簇和Ni為中心的原子團簇之間通過點連接和線連接而形成的尺寸較大的原子團簇,結(jié)合Voronoi多面體分析結(jié)果,我們推測中程序結(jié)構(gòu)主要是類0360和類0280多面體通過點連接和線連接形成的原子團簇。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21

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本文編號：1265023