熔体初始温度对液态Mg_7Zn_3合金凝固过程中微观结构非线性影响的模拟研究(英文)

采用分子动力学方法对不同熔体初始温度对液态Mg-Zn合金凝固过程中微观结构演变的非线性影响进行了模拟研究,并采用多种方法对微观结构的转变机制进行了分析。结果发现:系统在不同熔体初始温度下以同一冷速1×10^(12) K/s凝固时,均形成非晶态结构,其中1551、1541和1431键型或二十面体基本原子团(12 0 12 0)对凝固微结构的转变起决定性作用;不同熔体初始温度对凝固微结构有显著不同影响,但这种影响只有在玻璃化转变温度T_g以下才能充分地展现出来,非常有意义的是,发现其影响程度的大小是与熔体初始温度的高低呈非线性变化关系,且在一定的范围内涨落。然而,系统的平均原子能量的变化却是与熔体初始温度成线性关系的,即熔体的初始温度越高,形成的非晶态结构越稳定,即非晶形成能力越强。

液态Ca_(50)Zn_(50)合金快速凝固过程中微观结构的演变特性

采用分子动力学方法对液态Ca50Zn50合金的快速凝固过程进行了模拟研究.并采用双体分布函数、HA键型指数法、原子团类型指数法(CTIM)和可视化等方法对凝固过程中微观结构的演变特性进行了分析.结果表明:由于Ca,Zn原子的半径差异较大,导致总双体分布函数的第1峰明显分裂成为3个次峰,随着温度下降,半径较小的Zn原子互为近邻的几率明显增加.系统中1551键型所构成的二十面体基本原子团(12 0 12 0)的数量占绝对优势,对非晶态结构的形成起主导作用.系统中基本原子团的中心原子主要是原子半径较小的Zn原子.具有短程序的基本原子团之间大多以共顶点(VS),共棱线(ES),共面(FS)和相互交叉(IS)的方式相结合,在凝固形成非晶态的过程中,基本原子团大多以相互交叉(IS)的方式相结合,最后形成各种不同尺寸的、原子结合比较紧密、结构比较稳定的较大团簇.

冷速对液态合金Ca_(50)Zn_(50)快速凝固过程中微观结构演变的影响

采用分子动力学方法对六种不同冷速对原子尺寸相差较大的液态合金Ca50Zn50凝固过程中微观结构演变的影响进行了模拟研究,并采用双体分布函数﹑Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法、原子团类型指数法(CTIM-2)﹑可视化等方法进行了深入分析,结果表明:系统存在一个临界冷速,介于和5×1011K/s与1×1011K/s之间,在临界冷速以上(如1×1014K/s,1×1013K/s,1×1012K/s和5×1011K/s)时,系统形成以1551,1541,1431键型或二十面体基本原子团(12012000)等为主体的非晶态结构;在临界冷速以下时,系统形成以1441和1661键型或bcc基本原子团(1460800)为主体(含有少量的hcp(1200066)和fcc(12000120)基本原子团)的部分晶态结构.在非晶形成的冷速范围内,其总双体分布函数的第一峰明显分裂成与近邻分别为Zn-Zn,Ca-Zn,Ca-Ca相对应的三个次峰;且随着冷速的下降,同类原子近邻的次峰峰值升高、异类原子近邻的次峰峰值下降;Zn原子容易偏聚,随着冷速降低,二十面体的数量增多,非晶态结构也越稳定.在晶态形成的冷速范围内,Zn原子已大量偏聚形成大块bcc晶态结构,Ca原子也部分形成hcp和fcc晶态结构.

Zn_xAl_(100-x)合金快凝过程中微结构演变特性的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对液态Zn_xAl_(100-x)(x=25,50,75)合金的快速凝固过程进行了模拟,并通过键型指数与原子团类型指数表征和分析了凝固过程中熔体微观结构的演变特性.结果表明,在冷速1×10^(12)K/s下,3种成分的Zn-A1合金都形成了以1551键对和二十面体(12 0 12 0 0 0)基本原子团为主体的非晶结构,并且在玻璃转变温度T_g附近熔体中1551键对和二十面体基本原子团的数目最多;随Zn含量增加,合金玻璃转变温度T_g、非晶形成能力和化学短程序参数降低.对应不同成分的合金,Zn和A1呈现不同程度的偏聚与团簇化趋势.