作為物質(zhì)三大形態(tài)之一的液體,廣泛存在于生活中的方方面面,而對(duì)于液體結(jié)構(gòu)的性質(zhì)及演變規(guī)律也一直是人們所研究的熱點(diǎn)問題。目前通常采用無規(guī)密堆積、高度無序晶體、自由體積模型等來解釋液體結(jié)構(gòu),以上模型都成功地描述了液態(tài)結(jié)構(gòu)下的長程無序和短程有序規(guī)律。最近,這些用于研究液體的模型也被用來解釋說明金屬玻璃的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。但是,無論是短程有序還是中程有序,基于無規(guī)密堆積的模型描述的僅是液體瞬間狀態(tài),結(jié)果并沒有顯示出在液態(tài)下原子團(tuán)簇的波動(dòng)變化。所有的相變,包括液-固相變和液-液相變都是隨時(shí)間變化的非均相過程,因此有必要考慮到液體中原子的運(yùn)動(dòng)。本文設(shè)計(jì)了一種新的微觀結(jié)構(gòu)模型,命名為原子忠誠度模型。通過分子動(dòng)力學(xué)模擬,考慮不同時(shí)間條件下原子相互配位情況,揭示在液態(tài)結(jié)構(gòu)中的原子間瞬態(tài)特性以及微觀團(tuán)簇結(jié)構(gòu)在液態(tài)中的轉(zhuǎn)變。利用本模型,可以更直觀的理解和描述在液態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu)團(tuán)簇以及團(tuán)簇之間的相互轉(zhuǎn)化過程,有助于理解發(fā)生在液態(tài)-液態(tài)之間的轉(zhuǎn)變和液態(tài)-固態(tài)之間的轉(zhuǎn)變,從而形象的理解從液態(tài)到非晶態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。通過分子動(dòng)力學(xué)模擬,用銅的熔化、鋯的結(jié)晶和銅鋯二元合金的玻璃固化過程對(duì)該模型進(jìn)行驗(yàn)證,模擬結(jié)果與前人結(jié)論吻合度高... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Lennard-Jones勢函數(shù)示意圖對(duì)勢

從模擬初始和最終狀態(tài)的原子示意圖(圖3-2)中可以看出，體系已達(dá)到熔化狀態(tài)，液態(tài)銅原子已雜亂無章的充斥在模擬盒子里。圖3-2銅熔化模擬的初始狀態(tài)(a)和最終熔化狀態(tài)(b)3.2.3 熔化過程的原子忠誠度模型上圖為銅的熔化過程，其中圖(a)表示以0.01K/ps的加熱速率獲得的勢能與溫度的關(guān)系。紅色箭頭表示溫度在1574 K時(shí)的熔點(diǎn)。圖(b)表示忠誠原子率(RLA)和忠誠原子度(AL)隨溫度變化。在圖3-3(a)中，顯示出了熔化過程中勢能的變化�？梢钥闯�，整個(gè)熔化過程中，勢能曲線出現(xiàn)了明顯的不連續(xù)現(xiàn)象，說明在這個(gè)過程中，體系出現(xiàn)一級(jí)相變。相變點(diǎn)為1574K，此處為模擬銅熔化過程中的熔點(diǎn)。然而，通過文獻(xiàn)可知，晶體銅的實(shí)驗(yàn)熔點(diǎn)為1357K。我們的模擬值比實(shí)驗(yàn)值高出16%。這種模擬熔點(diǎn)高于實(shí)驗(yàn)結(jié)果現(xiàn)象叫做過熱。出現(xiàn)的原因是由于我們模擬過程中的晶體是一種理想晶體，沒有界面、沒有缺陷、沒有雜質(zhì)

子示意圖(圖3-6)中可以看到，模擬盒子里的銅鋯二元合金Cu50Zr50在經(jīng)過從液態(tài)到玻璃態(tài)的非晶化后，體系里的原子團(tuán)簇形貌沒有發(fā)生什么變化。這也說明了從宏觀上來看，非晶的結(jié)構(gòu)與液態(tài)結(jié)構(gòu)存在相似之處，這也是為什么習(xí)慣上把非晶稱為- 29 -

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Structure correlation of Al71.6Ge28.4 eutectic alloy between liquid and solid states[J]. SUN JianJun 1,2,TIAN XueLei 1,ZHAN ChengWei 1 & SHI XinYing 1 1 Key Laboratory of Liquid Structure and Heredity of Materials (Ministry of Education),Shandong University,Jinan 250061,China;2 Shandong Labour Vocation and Technology College,Jinan 250022,China.  Chinese Science Bulletin. 2010(08)



本文編號(hào)：3362641