Finnis-Sinclair多体势的发展及其在金属中的应用

综述了F inn is-S inc lair多体势的发展,给出了F inn is-S inc lair多体势的各种势函数形式及几种纯金属及合金的F-S多体势参数;阐述了各种形式势函数的适用范围及其存在的问题;讨论了F inn is-S in-c lair多体势在纯金属、二元合金及三元合金中的应用情况;在此基础上,通过晶格常数a0、结合能E及体弹性模量B拟合了FeA l合金的F inn is-S inc lair多体势,并计算了B2型FeA l有序合金的缺陷性能,计算结果与实验结果一致.

金属Nb的Finnis-Sinclair势开发及势函数形式对材料性能的影响

对于计算材料科学的研究者来说,经常由于找不到合适的原子间势而工作受阻.本文将在Finnis-Sinclair势的框架下,通过开发金属Nb的Finnis-Sinclair势而给出较详细的原子间势拟合、检验、修正的过程.首先建立原子间势与材料宏观性能之间的关系,然后通过再现金属Nb的结合能、体模量、表面能、空位形成能及平衡点阵常数的实验数据的方法拟合金属Nb的Finnis-Sinclair势.利用所构建的原子间势计算金属Nb的弹性常数、剪切模量及柯西压力来检验势函数.讨论势函数曲线形状对间隙形成能的影响,进而根据间隙能的计算数据修正已构建的原子间势.讨论截断距离的处理方法.本文的结果一方面为构建原子间势函数库提供资料,为构建与Nb相关的合金原子间势奠定基础;另一方面,为开发和改善原子间势质量提供方法和依据.

Zn-Mg合金的长程Finnis-Sinclair势

通过拟合Mg的晶格能、晶格常数、弹性常数,并将其与前人的结果相比较后获得了描述Mg的最优长程Finnis-Sinclair(F-S)势函数参数,使用同样方法并引入修正因子后得到了Zn的长程F-S势参数.基于单质Zn,Mg的F-S势参数,进一步拟合合金Mg21Zn25,MgZn2,Mg2Zn11的晶格常数、晶格能获得Zn-Mg原子对的F-S势参数,构建了整套描述Zn-Mg合金的长程F-S势参数.在此基础上,对Zn,Mg单质及其合金在300K下进行了分子动力学模拟验证,并通过与其完美晶体结构的比较证明了本套势参数对Zn-Mg合金描述的适用性.最终得到了Zn-Mg合金的长程F-S势函数参数.

金属银熔体快冷过程的计算机模拟

利用分子动力学模拟技术研究了由周期性边界条件控制的500个银(Ag)原子构成的金属Ag熔体快速冷凝过程.冷却速率为8×1013K/s.模拟在FS(Finnis-Sinclair)相互作用势的基础上,通过双体分布函数、键对分析技术、键取向序等多种方法,对液银快速冷凝过程的微观结构转变特性作了分析,给出了连续快速冷凝过程中液银原子间依靠相互作用力形成的独特的微观结构图像.并考察了冷却过程中体系能量和元胞体积随温度的变化.模拟结果表明在快速冷凝过程中液Ag没有形成bcc结构的倾向.

热镀铜层冷凝过程的分子动力学模拟

采用常温、常压分子动力学模拟方法和FS(Finnis Sinclair)势 ,研究了在周期性边界条件下由 5 0 0个原子构成的液态Cu模型系统的凝固过程 ,考察了不同降温速率下Cu的凝固行为 ,得到了不同温度、不同冷却速率下Cu的双体分布函数 ;采用HA键型指数法统计了各种小原子团在不同温度下所占比例 ,采用键取向序分析了体系降温全过程的局域取向对称性 ,得到原子体系微观结构组态变化的重要信息 ;最后 ,利用能量分析的方法对体系微观结构的变化进行了说明 ,给出了液态Cu冷凝过程中微观结构转变的重要信息 .

Ag、Cu、Au、Ni、Pd、Pt的Long-range Finis-Sinclair势构建及其二元合金形成焓的计算

构建了fcc金属Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt的Long-range Finnis-Sinclair势,并利用晶格常数、体弹性模量和金属的内聚能的实验数据拟合了这几种金属的Long-range Finnis-Sinclair势参数;利用Miedema理论和所构建的原子间相互作用势计算了Cu,Ag,Au,Ni,Pd,Pt的二元合金的形成焓.对两种计算结果进行了比较,并与已有的实验结果进行了比较.结果表明,使用Long-range Finnis-Sinclair势计算合金的形成焓能够得到令人满意的结果.

液态银快速冷凝过程的微观结构演化研究

利用计算机模拟了在周期性边界条件下由 5 0 0个银原子构成的液态Ag模型系统以 8× 10 13 K/s的速率快速凝固的全过程。模拟在FS相互作用势的基础上 ,通过双体分布函数、键对分析技术等多种方法 ,对液Ag快冷凝固过程的微观结构转变特性作了分析 ,给出了连续快速冷凝过程中液Ag原子间依靠相互作用力形成的独特的微观结构图像。模拟结果表明在快速冷却过程中液Ag没有形成bcc结构的倾向。

Melting Behaviour of Core-Shell Structured Ag-Rh Bimetallic Clusters

The melting behaviour of four typical core-shell structured 309-atom Ag-Rh bimetallic clusters, with decahedral and icosahedral geometric configurations, is investigated by using molecular dynamics simulation, based on the Sutton-Chen potential. The initial atomic configurations are obtained from semi-grand canonical ensemble Monte Carlo simulations. It is found that the melting point temperature Tm increases with the mole fraction of Rh in the bimetallic clusters, and Tm of Ag-Rh icosahedral clusters is higher than those of Ag-Rh decahedral clusters with the same Rh mole fraction. It is also found that the Ag atoms lie on the surface of Ag-Rh bimetallic clusters even after melting.