金属熔体黏度与结构相关性的分子动力学模拟

运用EAM(embed atom method)作用势,采用非平衡分子动力学模拟获得Al熔体的偶分布函数与黏度数值随温度的变化曲线,偶分布函数的计算结果与实验值符合得较好.对模拟所得到的黏度数据编程实现黏度的Arrhenius公式拟合,得到激活能E.并利用模拟所得到的黏度值及激活能对Lennard-Jones(L-J)作用势进行修正,获得黏度与偶分布函数及原子间相互作用势之间的关系式,两条黏度拟合曲线与分子动力模拟结果符合得比较好,说明拟合程序的编写是比较成功的,实现了对L-J作用势的修正.该研究为金属及合金原子间相互作用势的建立提供了新的思路.

液态结构与性质关系Ⅱ--Mg-9Al熔体的运动黏度及与熔体微观结构的关系

采用坩埚扭摆振动法测量Mg-9Al熔体的运动黏度,得到890—1190K温区内高精度的黏度-温度关系曲线ν(T),发现升温过程中黏度随温度升高发生异常变化,当温度升高至1000—1075K时,黏度由快速增大转变为逐渐减小,即发生转折变化;在随后的降温和第二次升温过程中,黏度随温度变化呈指数规律单调递增(减),符合Arrhenius方程式.在实验研究基础上,采用剩余键结构模型和"平均原子集团"演变行为的计算模型讨论Mg-9Al熔体的黏度与微观结构之间的相关性,结果表明类β相剩余键结构的基本单元中Al-Al(B)键断裂是第一次升温过程中黏度发生转折变化的本质原因;而在第一次降温和第二次升温过程中,熔体进入新的动力学平衡状态,Al原子相对均匀的分布于熔体中,Mg-Al平均原子集团的尺寸dS及包含的近程有序原子数NS随温度变化呈单调递增(减),黏度与平均原子集团尺寸之间存在线性的函数关系ν(dS),即ν=ν0+K.dS.这为揭示合金熔体的结构信息变化及深入认识其黏度变化特性提供了新途径.

液态结构与性质关系Ⅰ--Mg熔体的运动黏度及与熔体微观结构的关系

采用坩埚扭摆振动法测量Mg熔体的运动黏度,得到935—1190K温度区间高精度的黏度-温度关系曲线v(T),发现升温和降温过程中Mg熔体的黏度随温度变化呈指数规律单调递增(减),没有发生异常变化和滞后现象.同时,利用液态结构中原子集团演变行为的物理模型,计算得出该温度区间Mg熔体的主要结构信息参数——原子集团尺寸-温度关系曲线d(T);通过对实验和计算数据的综合分析,发现Mg熔体的运动黏度和原子集团尺寸均为温度的单值函数,且二者之间存在线性的函数关系v(d),即v=v0+K·d(T).该函数关系揭示了Mg熔体微观结构的黏度变化特性,为计算金属熔体的运动黏度及深入认识其微观本质提供了新途径.