本文關鍵詞：過冷CuZr合金熔體動力學性質與非晶形成能力的關系研究

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【摘要】：非晶態(tài)轉變機理和非晶形成能力的研究一直是非晶領域研究的熱點和重點問題，而非晶態(tài)轉變過程中合金熔體的動力學性質與非晶形成能力有著密不可分的關系。研究發(fā)現(xiàn)CuZr合金的非晶形成能力與組成合金的原子百分比息息相關，本文以典型的二元CuZr非晶合金為研究對象，運用分子動力學模擬方法，模擬Cu（100-x）Zrx合金熔體由高溫穩(wěn)定態(tài)快速冷卻至發(fā)生非晶態(tài)轉變前的過程，計算合金的粘度和擴散系數(shù)，研究這些動力學性質隨溫度變化的規(guī)律與合金成分的關系，進而探究與非晶形成能力之間的關系。 通過系統(tǒng)地計算CuZr合金熔體的粘度對溫度的依賴關系，我們發(fā)現(xiàn)在非晶態(tài)轉變溫度附近，非晶形成能力越強的CuZr合金表現(xiàn)出較顯著的動力學的“脆”性，而且在非晶轉變過程中，熔體的強脆性出現(xiàn)由“強”到“脆”的轉變。這種動力學轉變與熔體的過剩熵隨溫度的變化有關。與其它非晶形成能力較弱的合金成分相比，在接近非晶態(tài)轉變溫度區(qū)域，非晶形成能力較強且動力學性質較“脆”的CuZr合金熔體的過剩熵會急劇減小。為了進一步驗證脆性熔體熵隨溫度的變化，我們還計算了與熵的溫度變化相關的兩個熱力學物理量，熱膨脹系數(shù)和等壓比熱CP，結果與熵變化規(guī)律一致。 本文研究了CuZr合金熔體的自擴散系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律。根據(jù)計算得到的粘度和擴散系數(shù)，我們驗證了Stokes-Einstein關系。分析表明，Stokes-Einstein關系在接近非晶態(tài)轉變的低溫區(qū)域內不再成立，并且在非晶形成能力最強的四個成分處，CuZr合金熔體偏離Stokes-Einstein關系最大，表現(xiàn)出較強的動力學不均勻性，表明非晶態(tài)形成能力與動力學不均勻性存在著內在聯(lián)系。分析了Cu50Zr50合金及其周圍成分的合金局域結構，，定性研究了動力學不均勻性與局域結構之間的聯(lián)系。
【關鍵詞】：動力學性質 非晶形成能力 CuZr合金 分子動力學模擬
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 本論文的研究意義10
• 1.2 非晶態(tài)合金與非晶態(tài)轉變10-12
• 1.2.1 非晶態(tài)合金10-11
• 1.2.2 非晶態(tài)轉變11-12
• 1.3 合金非晶形成能力的研究12-13
• 1.4 CuZr合金非晶形成能力的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.5 本文的研究內容15-16
• 1.6 本章小結16-17
• 第2章 研究方法17-29
• 2.1 分子動力學模擬簡介17-23
• 2.1.1 分子動力學方法18-22
• 2.1.2 勢函數(shù)22-23
• 2.2 粘度計算方法23-24
• 2.3 擴散系數(shù)計算方法24-26
• 2.4 計算分析的其它物理量26-28
• 2.4.1 非晶態(tài)轉變溫度26-27
• 2.4.2 等壓比熱C_p及熱膨脹系數(shù)α的計算27-28
• 2.5 本章小結28-29
• 第3章 Cu_(100-x) Zr_x合金粘度特征與非晶形成能力的研究29-41
• 3.1 粘度的強性和脆性29-30
• 3.2 粘度模擬計算30-31
• 3.3 粘度計算結果與分析31-40
• 3.3.1 粘度計算結果31-33
• 3.3.2 粘度擬合結果33-36
• 3.3.3 熵對擬合結果的解釋36-40
• 3.4 本章小結40-41
• 第4章 CuZr 合金熔體的動力學不均勻性及與結構的關系41-53
• 4.1 擴散系數(shù)隨溫度的變化41-43
• 4.2 動力學不均勻性43-47
• 4.2.1 Stokes-Einstein關系與動力學不均勻性概述43-44
• 4.2.2 擴散系數(shù)D的VFT擬合44-45
• 4.2.3 檢驗Stokes-Einstein關系45-46
• 4.2.4 互擴散系數(shù)的驗證46-47
• 4.3 局域結構分析47-52
• 4.3.1 Voronoi多面體和配位數(shù)47-48
• 4.3.2 Voronoi指數(shù)和配位數(shù)的計算48-50
• 4.3.3 局域動力學分析50-52
• 4.4 本章小結52-53
• 結論53-54
• 參考文獻54-60
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單60-61
• 致謝61

【共引文獻】

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本文編號：712531