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冷速对液态合金Ca50Zn50快速凝固过程中微观结构演变的影响

郑乃超 刘海蓉 刘让苏 梁永超 莫云飞 周群益 田泽安

冷速对液态合金Ca50Zn50快速凝固过程中微观结构演变的影响

郑乃超, 刘海蓉, 刘让苏, 梁永超, 莫云飞, 周群益, 田泽安
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  • 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 1011 K/s与11011 K/s之间, 在临界冷速以上(如11014 K/s, 11013 K/s, 11012 K/s 和51011 K/s)时,系统形成以1551, 1541, 1431键型或二十面体基本原子团(12 0 12 0 0 0)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(14 6 0 8 0 0)为主体(含有少量的hcp(12 0 0 0 6 6)和fcc(12 0 0 0 12 0)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.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50831003, 50571037, 51102090)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-05-06
  • 修回日期:  2012-08-15
  • 刊出日期:  2012-12-05

冷速对液态合金Ca50Zn50快速凝固过程中微观结构演变的影响

  • 1. 湖南大学物理与微电子科学学院, 长沙 410082;
  • 2. 湖南大学材料科学与工程学院, 长沙 410082
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50831003, 50571037, 51102090)资助的课题.

摘要: 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 1011 K/s与11011 K/s之间, 在临界冷速以上(如11014 K/s, 11013 K/s, 11012 K/s 和51011 K/s)时,系统形成以1551, 1541, 1431键型或二十面体基本原子团(12 0 12 0 0 0)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(14 6 0 8 0 0)为主体(含有少量的hcp(12 0 0 0 6 6)和fcc(12 0 0 0 12 0)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.

English Abstract

参考文献 (32)

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