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冷速对液态金属Ga凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

张海涛 刘让苏 侯兆阳 张爱龙 陈晓莹 杜生海

冷速对液态金属Ga凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

张海涛, 刘让苏, 侯兆阳, 张爱龙, 陈晓莹, 杜生海
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  • 采用分子动力学方法对液态金属Ga凝固过程中不同冷却速率对微观结构演变的影响进行了模拟跟踪研究. 运用HA键型指数法和原子成团类型指数法(CTIM)分析了金属原子Ga的成键类型和形成的基本原子团结构. 结果发现,冷却速率对凝固过程中的微观结构起着非常重要的作用. 在以1.0×1014,1.0×1013,1.0×1012K/s的速率冷却时,系统形成以与1311,1301键型相关的菱面体结构为主,夹杂着立方体、六角密集等其他团簇结构所构成的非晶态结构;在以1.0×1011K/s的速率冷却时,系统明显发生结晶,其结晶转变温度Tc约为198K,且冷却速率越慢,结晶转变温度Tc越高,形成以与1421键型相关的斜方晶体(经可视化分析确认)为主要构型的晶态结构. 这将为研究液态金属的结晶转变过程提供一种新方法.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50271026, 50571037)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2005-07-25
  • 修回日期:  2005-11-04
  • 刊出日期:  2006-05-20

冷速对液态金属Ga凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

  • 1. 湖南大学应用物理系,长沙 410082
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:50271026, 50571037)资助的课题.

摘要: 采用分子动力学方法对液态金属Ga凝固过程中不同冷却速率对微观结构演变的影响进行了模拟跟踪研究. 运用HA键型指数法和原子成团类型指数法(CTIM)分析了金属原子Ga的成键类型和形成的基本原子团结构. 结果发现,冷却速率对凝固过程中的微观结构起着非常重要的作用. 在以1.0×1014,1.0×1013,1.0×1012K/s的速率冷却时,系统形成以与1311,1301键型相关的菱面体结构为主,夹杂着立方体、六角密集等其他团簇结构所构成的非晶态结构;在以1.0×1011K/s的速率冷却时,系统明显发生结晶,其结晶转变温度Tc约为198K,且冷却速率越慢,结晶转变温度Tc越高,形成以与1421键型相关的斜方晶体(经可视化分析确认)为主要构型的晶态结构. 这将为研究液态金属的结晶转变过程提供一种新方法.

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