本文關(guān)鍵詞： 液態(tài)金屬Cu 分子動力學(xué)模擬 Q-SC多體勢 微觀結(jié)構(gòu)演變 成核 生長　出處：《中國有色金屬學(xué)報》2015年10期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：采用分子動力學(xué)方法和Quantum Sutton-Chen多體勢,對2萬個液態(tài)金屬銅(Cu)原子在兩個不同冷速凝固過程中其微觀團簇結(jié)構(gòu)的形成特性以及晶體的成核生長進行模擬。運用雙體分布函數(shù)、Honeycutt-Andersen(HA)鍵型指數(shù)法、原子團類型指數(shù)法(CTIM-2)和可視化分析等方法,對凝固過程中微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和原子團簇的微觀結(jié)構(gòu)演變特性進行分析。結(jié)果表明:冷卻速率為4.0×1012 K/s和2.0×1012 K/s時,系統(tǒng)形成以1421、1422鍵型或由這兩種鍵型構(gòu)成的面心立方(FCC)(12 0 0 0 12 0)和六角密集(HCP)基本原子團(12 0 0 0 6 6)為主體的晶體結(jié)構(gòu);尤其是由1421鍵型構(gòu)成的面心立方(12 0 0 0 12 0)基本原子團在晶體生長和對微觀結(jié)構(gòu)演變的影響占主導(dǎo)地位。兩種冷卻速度下的結(jié)晶溫度分別為673 K和773 K,即冷卻速度越慢,結(jié)晶溫度越高;系統(tǒng)最終形成了由FCC和HCP組成的混合晶體結(jié)構(gòu),但以FCC晶體結(jié)構(gòu)為主;FCC(12 0 0 0 12 0)基本原子團在慢速低溫時具有較好的遺傳特性,基本原子團之間很容易連接在一起構(gòu)成較大的納米級大團簇結(jié)構(gòu)。
[Abstract]:Molecular dynamics and Quantum Sutton-Chen multibody potential were used. The formation characteristics of cluster structure and nucleation growth of 20 000 liquid copper copper (Cu) atoms during two different cooling rate solidification processes were simulated. The double body distribution function Honeycutt-Andersen HA bond index method was used. The atomic cluster type index method (CTIM-2) and visualized analysis were used to analyze the microstructure transformation and the microstructure evolution of the cluster during solidification. The results showed that the cooling rate was 4.0 脳 1012 K / s and 2.0 脳 10 12 K / s, respectively. The crystal structure of the system is mainly composed of the 1421 / 1422 bond type or the face centered cubic (FCCS) 12000120) and the hexagonal dense HCP (120066). In particular, the basic atomic group composed of 1421 bond type is dominant in crystal growth and the influence on microstructure evolution. The crystallization temperatures at the two cooling rates are 673 K and 773 K respectively, that is, the slower the cooling rate is, the lower the cooling rate is. The higher the crystallization temperature, the more the mixed crystal structure composed of FCC and HCP was formed in the system, but the main crystal structure of FCC was FCC-12000120) the basic atomic group had good genetic characteristics at low temperature. The basic atomic clusters are easily connected together to form large nanoclusters.
【作者單位】： 嘉應(yīng)學(xué)院物理與光信息科技學(xué)院;
【基金】：廣東省自然科學(xué)基金資助項目(S2013010012049)
【分類號】：TG146.11
【正文快照】： 受具體實驗條件的限制,對金屬熔體凝固過程中晶體成核生長和微觀結(jié)構(gòu)的精確測定尚比較困難。但近年來,隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展,采用分子動力學(xué)方法對液態(tài)金屬凝固過程中微觀結(jié)構(gòu)演變機理和轉(zhuǎn)變規(guī)律的模擬研究變得十分活躍[1-3],可以獲得目前在實驗上尚無法得到的有關(guān)微觀結(jié)

【參考文獻】

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2 張_",張曉茹,管立,齊元華,徐昌業(yè);金屬Cu熔化及晶化行為的計算機模擬[J];金屬學(xué)報;2004年03期

3 易學(xué)華;劉讓蘇;鐘慶湖;溫建平;曾輝;;液態(tài)金屬Cu凝固過程中晶體形核與生長及納米團簇結(jié)構(gòu)的演變特性[J];中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2013年06期

4 王麗,邊秀房,李輝;金屬Cu液固轉(zhuǎn)變及晶體生長的分子動力學(xué)模擬[J];物理化學(xué)學(xué)報;2000年09期

5 高廷紅;劉讓蘇;周麗麗;田澤安;謝泉;;液態(tài)Ca_7Mg_3合金快速凝固過程中團簇結(jié)構(gòu)的形成特性[J];物理化學(xué)學(xué)報;2009年10期

6 易學(xué)華;劉讓蘇;田澤安;侯兆陽;王鑫;周群益;;冷卻速率對液態(tài)金屬Cu凝固過程中微觀結(jié)構(gòu)演變影響的模擬研究[J];物理學(xué)報;2006年10期

7 易學(xué)華;劉讓蘇;田澤安;侯兆陽;李曉陽;周群益;;Formation and evolution properties of clusters in liquid metal copper during rapid cooling processes[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2008年01期

8 周麗麗;劉讓蘇;田澤安;劉海蓉;侯兆陽;朱軒民;劉全慧;;過冷液態(tài)和非晶態(tài)金屬Pb等溫馳豫過程中bcc相的形成和演變特性(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年03期

9 鄭乃超;劉海蓉;劉讓蘇;梁永超;莫云飛;周群益;田澤安;;冷速對液態(tài)合金Ca_(50)Zn_(50)快速凝固過程中微觀結(jié)構(gòu)演變的影響[J];物理學(xué)報;2012年24期

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2 曲艷東;李曉杰;閆鴻浩;;爆轟對納米晶體微結(jié)構(gòu)的影響[J];稀有金屬材料與工程;2007年S3期

3 陽喜元;;薄W(111)和W(110)晶面熔化的原子模擬[J];稀有金屬材料與工程;2012年02期

4 趙良舉;李斌;高虹;李德勝;;Au納米團簇熔點的分子動力學(xué)模擬[J];重慶大學(xué)學(xué)報;2009年01期

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6 易學(xué)華;鐘慶湖;陳書漢;卜壽亮;;冷卻速度對銅凝固過程中微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變影響的模擬（英文）[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2014年06期

7 宋玉來;肖遠悠;劉雙;李金鳳;王國承;;純鐵液凝固過程的分子動力學(xué)模擬[J];遼寧科技大學(xué)學(xué)報;2015年03期

8 李成祥;孟慶元;楊立軍;;Au快速凝固及晶體生長的分子動力學(xué)模擬[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2008年05期

9 王海龍;王秀喜;梁海弋;;金屬Cu晶化與玻璃化行為的分子動力學(xué)模擬[J];化學(xué)物理學(xué)報;2005年06期

10 王海龍,王秀喜,梁海弋;金屬Cu體熔化與表面熔化行為的分子動力學(xué)模擬與分析[J];金屬學(xué)報;2005年06期

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2 高廷紅;謝泉;朱長銀;劉讓蘇;周麗麗;;冷速對液態(tài)Ca_7Mg_3合金快速凝固過程中團簇結(jié)構(gòu)的影響[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第4分冊）[C];2010年

3 周麗麗;劉讓蘇;田澤安;劉全慧;;凝固條件對液態(tài)Ca_7Mg_3合金納米結(jié)構(gòu)演變影響的模擬研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第7分冊）[C];2010年

4 ;Microstructure Evolution Properties of Ca-Mg Alloys during Rapid Solidifications[A];2011中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集（第一卷）[C];2011年

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4 王海龍;金屬熔體與金屬玻璃熱力學(xué)行為的分子動力學(xué)模擬[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

5 王玉青;合金熔體的黏滯特性研究[D];山東大學(xué);2007年

6 侯兆陽;液態(tài)金屬鈉凝固過程中微觀結(jié)構(gòu)演變及表征的模擬研究[D];湖南大學(xué);2008年

7 田澤安;液態(tài)金屬銀凝固過程及微觀結(jié)構(gòu)演變特征的模擬研究[D];湖南大學(xué);2009年

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4 李慶剛;分子動力學(xué)模擬非晶態(tài)鈦酸鍶[D];西華大學(xué);2006年

5 陳俊;濕空氣熱力學(xué)性質(zhì)的分子動力學(xué)模擬研究[D];重慶大學(xué);2007年

6 林艷;液態(tài)金屬鋅凝固過程中微觀結(jié)構(gòu)演變的模擬研究[D];湖南大學(xué);2008年

7 李斌;納米金原子團簇熔點的分子動力學(xué)模擬研究[D];重慶大學(xué);2008年

8 張宗寧;Cu（010）表面負載Cu_（55）團簇和Cu納米線結(jié)構(gòu)變化的分子動力學(xué)研究[D];東北大學(xué)　;2009年

9 高廷紅;液態(tài)Ca-Mg合金凝固過程中團簇結(jié)構(gòu)模擬研究[D];貴州大學(xué);2009年

10 尚衛(wèi);分子動力學(xué)模擬純鎂熔體凝固過程中的結(jié)構(gòu)演化[D];太原理工大學(xué);2010年

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3 ;Size distributions and magic number characteristics of cluster configurations formed during solidification processes of liquid metal Al[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2006年02期

4 彭平;李貴發(fā);鄭采星;韓紹昌;劉讓蘇;;Al_n(n=3,4,6,13,19)團簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與形態(tài)演化[J];中國科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué);2006年09期

5 劉讓蘇,董科軍,劉鳳翔,鄭采星,劉海蓉,李基永;液態(tài)金屬Al凝固過程中大團簇結(jié)構(gòu)的形成與演變機理[J];中國科學(xué)G輯:物理學(xué)、力學(xué)、天文學(xué);2004年05期

6 劉志毅;;液相淬火二元非晶態(tài)合金形成的經(jīng)驗規(guī)律[J];金屬學(xué)報;1984年03期

7 張_",張曉茹,管立,齊元華,徐昌業(yè);金屬Cu熔化及晶化行為的計算機模擬[J];金屬學(xué)報;2004年03期

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9 劉讓蘇,周群益,李基永;非晶態(tài)金屬形成過程中微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變特性的模擬研究[J];科學(xué)通報;1995年11期

10 歐陽義芳;鐘夏平;;凝聚態(tài)物質(zhì)計算和模擬中使用的相互作用勢[J];力學(xué)進展;2006年03期

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本文編號：1483688