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熔体初始温度对液态金属Ni凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

邓阳 刘让苏 周群益 刘海蓉 梁永超 莫云飞 张海涛 田泽安 彭平

熔体初始温度对液态金属Ni凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

邓阳, 刘让苏, 周群益, 刘海蓉, 梁永超, 莫云飞, 张海涛, 田泽安, 彭平
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  • 采用量子 Sutton-Chen多体势, 对熔体初始温度热历史条件对液态金属Ni快速凝固过程中微观结构演变的影响进行了分子动力学模拟研究. 采用双体分布函数g(r)曲线、键型指数法、原子团类型指数法和三维可视化等分析方法对凝固过程中微观结构的演变进行了分析. 结果表明: 熔体初始温度对凝固微结构有显著影响, 但在液态和过冷态时的影响并不明显, 只有在结晶转变温度Tc附近才开始充分显现出来. 体系在11012 K/s的冷速下, 最终均形成以1421和1422键型或面心立方(12 0 0 0 12 0)与六角密集(12 0 0 0 6 6) 基本原子团为主的晶态结构. 末态时, 不同初始温度体系中的主要键型和团簇的数目有很大的变化范围, 且与熔体初始温度的高低呈非线性变化关系. 然而, 体系能量随初始温度呈线性变化关系, 初始温度越高, 末态能量越低, 其晶化程度越高. 通过三维可视化分析进一步发现, 在初始温度较高的体系中, 同类团簇结构的原子出现明显的分层聚集现象, 随着初始温度的下降, 这种分层现象将被弥散开去. 可视化分析将更有助于对凝固过程中微观结构演变进行更为深入的研究.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50831003, 51071065, 51102090)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-18
  • 修回日期:  2013-04-28
  • 刊出日期:  2013-08-20

熔体初始温度对液态金属Ni凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

  • 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, 51071065, 51102090)资助的课题.

摘要: 采用量子 Sutton-Chen多体势, 对熔体初始温度热历史条件对液态金属Ni快速凝固过程中微观结构演变的影响进行了分子动力学模拟研究. 采用双体分布函数g(r)曲线、键型指数法、原子团类型指数法和三维可视化等分析方法对凝固过程中微观结构的演变进行了分析. 结果表明: 熔体初始温度对凝固微结构有显著影响, 但在液态和过冷态时的影响并不明显, 只有在结晶转变温度Tc附近才开始充分显现出来. 体系在11012 K/s的冷速下, 最终均形成以1421和1422键型或面心立方(12 0 0 0 12 0)与六角密集(12 0 0 0 6 6) 基本原子团为主的晶态结构. 末态时, 不同初始温度体系中的主要键型和团簇的数目有很大的变化范围, 且与熔体初始温度的高低呈非线性变化关系. 然而, 体系能量随初始温度呈线性变化关系, 初始温度越高, 末态能量越低, 其晶化程度越高. 通过三维可视化分析进一步发现, 在初始温度较高的体系中, 同类团簇结构的原子出现明显的分层聚集现象, 随着初始温度的下降, 这种分层现象将被弥散开去. 可视化分析将更有助于对凝固过程中微观结构演变进行更为深入的研究.

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参考文献 (36)

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