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模型二元有序合金固液界面结构的分子动力学研究

郑小青 杨洋 孙得彦

模型二元有序合金固液界面结构的分子动力学研究

郑小青, 杨洋, 孙得彦
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  • 采用分子动力学方法, 研究了模型二元有序合金体系的平衡界面结构和界面处原子的扩散行为. 计算结果表明, 该二元有序合金的固液界面属于光滑界面. 由于固体中同时存在结构和化学有序, 从而导致界面处的原子结构与单质以及异质固液界面的结构明显不同. 在界面法向方向上, 粒子数密度呈复杂的波动行为, 并延伸到液体中约30 Å. 对界面层的二维结构分析表明, 固液转变层部分原子形成了二维固体团簇. 从固体到液体, 扩散系数从零逐渐增加到一个饱和值. 在界面处附近, 平行于界面方向的扩散系数明显比垂直于界面方向的大.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB921401)国家自然科学基金(批准号: 11174079)、上海市曙光计划(批准号: 10GG14)和上海市教委创新项目(批准号: 11ZZ39)资助的课题.
    [1]

    Liu X Y, Boek E S, Briels W J, Bennema P 1995 Nature 374 342

    [2]

    Oxtoby D W 1990 Nature 347 725

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    Vlieg E 2002 Surf. Sci. 500 458

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    Spaepen F 1975 Acta Metal. 23 729

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    Ladd A J C, Woodcock L V 1978 J. Phys. C 11 3565

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    Mori A, Manabe R, Nishioka K 1995 Phys. Rev. E 51 R3831

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    Davidchack R L, Laird B B 1998 J. Chem. Phys. 108 9452

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    de Vries S A, Goedtkindt P, Steadman P, Vlieg E 1999 Phys. Rev. B 59 13301

    [9]

    Reedijk M F, Arsic J, de Theije F K, McBride M T, Peters K F, Vlieg E 2001 Phys. Rev. B 64 033403

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    Huisman W J, Peters J F, Zwanenburg M J, de Vries S A, Derry T E, Abernathy D, van der Veen J F 1997 Nature 390 379

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    Vlot M J, van Miltenburg J C, Oonk H A J 1997 J. Chem. Phys. 107 10102

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    Plimpton S J 1995 J. Comput. Phys. 117 1

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    Gao Y F, Yang Y, Sun D Y, Asta M, Hoyt J J 2010 J. Cryst. Growth 312 3238

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    Buta D, Asta M, Hoyt J J 2008 Phys. Rev. E 78 031605

    [43]

    Sun D Y, Asta M, Hoyt J J 2004 Phys. Rev. B 69 174103

    [44]

    Ashcroft N W, Mermin D N 1976 Solid State Physics (Toronto: Thomson Learning)

    [45]

    Broughton J Q, Gilmer G H 1986 J. Chem. Phys. 84 5759

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    Yang Y, Olmsted D L, Asta M, Laird B B 2012 Acta Mater. 60 4960

  • [1]

    Liu X Y, Boek E S, Briels W J, Bennema P 1995 Nature 374 342

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    Huisman W J, Peters J F, Zwanenburg M J, de Vries S A, Derry T E, Abernathy D, van der Veen J F 1997 Nature 390 379

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    Becker C A, Hoyt J J, Buta D, Asta M 2007 Phys. Rev. E 75 061610

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    Ashcroft N W, Mermin D N 1976 Solid State Physics (Toronto: Thomson Learning)

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    Yang Y, Olmsted D L, Asta M, Laird B B 2012 Acta Mater. 60 4960

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-06
  • 修回日期:  2012-07-26
  • 刊出日期:  2013-01-05

模型二元有序合金固液界面结构的分子动力学研究

  • 1. 华东师范大学物理系, 上海 200241
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB921401)国家自然科学基金(批准号: 11174079)、上海市曙光计划(批准号: 10GG14)和上海市教委创新项目(批准号: 11ZZ39)资助的课题.

摘要: 采用分子动力学方法, 研究了模型二元有序合金体系的平衡界面结构和界面处原子的扩散行为. 计算结果表明, 该二元有序合金的固液界面属于光滑界面. 由于固体中同时存在结构和化学有序, 从而导致界面处的原子结构与单质以及异质固液界面的结构明显不同. 在界面法向方向上, 粒子数密度呈复杂的波动行为, 并延伸到液体中约30 Å. 对界面层的二维结构分析表明, 固液转变层部分原子形成了二维固体团簇. 从固体到液体, 扩散系数从零逐渐增加到一个饱和值. 在界面处附近, 平行于界面方向的扩散系数明显比垂直于界面方向的大.

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参考文献 (46)

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