液態(tài)(943K)Al快速凝固為非晶態(tài)過程中微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的分子動力學(xué)模擬研究.pdf

1、湖南大學(xué)博士學(xué)位論文液態(tài)(943K)Al快速凝固為非晶態(tài)過程中微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的分子動力學(xué)模擬研究姓名：鄭采星申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：徐仲榆劉讓蘇2001.6.1__一一一一一一墮o—一——一—一沖型晶體有關(guān)的鍵型14211422呈現(xiàn)下降趨勢，兩種鍵型的總成鍵數(shù)為7.490:與菱面體結(jié)構(gòu)相關(guān)的13211311鍵型的總成鍵數(shù)亦呈減少趨勢，總成鍵數(shù)為9.37To與bcc型晶體有關(guān)的14411661鍵型，則分別為3.85%和5.5

2、4%近于游離態(tài)的鍵型12011211的鍵數(shù)明顯地減少，僅占1.67Yo各種鍵型總數(shù)之和在300K時接近98%。從以上各種鍵型不同的演變趨勢中可以看到:液態(tài)金屬Al快速凝固形成非晶態(tài)Al的過程，不利于與各種晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)鍵型的生長，而大量增加的1551鍵型起著決定性的作用。(2)多面體結(jié)構(gòu)中對系統(tǒng)微觀結(jié)構(gòu)變化起著關(guān)鍵作用的是用(120120)表示的二十面體。當(dāng)溫度降至300k時，50000個原子中的19162個原子(含重復(fù)計數(shù))通過1551

3、鍵對組成了1474個二十面體而由14411551和1661鍵的組合構(gòu)成的一系列缺陷二十面體的總數(shù)也大幅增加至1392，即有20265個原子(含重復(fù)計數(shù))存在于各種有缺陷的二十面體結(jié)構(gòu)中。(3)隨著溫度的降低，熱力學(xué)起伏作用逐漸減弱，以原子多面體為核心的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)尺寸加大，多面體與團(tuán)簇結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。(4)由于非晶態(tài)中1551鍵的數(shù)目比其在液態(tài)中的數(shù)目提高了75%。并且有序度最高的二十面體和各種二十面體的缺陷結(jié)構(gòu)，與液態(tài)金屬相比，其數(shù)量分別增

4、加了6900.J200%。因此非晶態(tài)的短程有序范圍應(yīng)該大于液態(tài)金屬的短程有序范圍。3.快速凝固形成的多面體其內(nèi)部空間間隙大于Al晶體中八面體空隙和四面體空隙，據(jù)此可以解釋非晶態(tài)金屬Al比晶體Al固溶度增加的實(shí)驗事實(shí)。4.根據(jù)二十面體數(shù)目隨時間演變的關(guān)系曲線中所出現(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)T，有可能得到一種確定金屬玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg的新方法5.各種有缺陷的原子多面體有同分異構(gòu)現(xiàn)象，據(jù)此可以說明非晶態(tài)是能量的亞穩(wěn)態(tài)。6系統(tǒng)中的大團(tuán)簇結(jié)構(gòu)是由小團(tuán)簇(它由多個原