激光选区熔化Cu-Zr非晶合金的分子动力学模拟研究

发布时间：2021-01-27 02:34

　　非晶合金长程无序、短程有序,力学与化学性能独特,但传统技术只能制备尺寸较小且形状简单的非晶合金构件。作为一种极具发展前景的增材制造技术,激光选区熔化（SLM）能够突破玻璃形成能力及临界尺寸的限制,为制备大尺寸复杂形状非晶合金器件提供可能。非晶合金打印中的晶化等问题大大影响其微观结构及力学性能,其晶化实质在于原子短中程有序向长程有序的转变。本文采用分子动力学模拟研究激光选区熔化Cu-Zr非晶合金的结构演变特征,探究激光工艺参数对样品微观结构、晶化程度及力学性能的影响,探索非晶晶化的机理与规律,得到避免晶化的方法。研究工作主要包括:（1）研究了激光选区熔化Cu₅₀Zr₅₀非晶合金中微观结构、温度的变化及力学性能。发现完整二十面体团簇在冷却速率较低的Cu₅₀Zr₅₀非晶粉末中含量较高,激光选区熔化后样品与初始态粉末的结构之间不存在明显的关联性。熔池的热影响导致沉积层内类二十面体团簇的含量比熔覆层高,而经过激光熔化和热影响后Frank-Kasper多面体团簇的含量均基本不变。同时发现打印样品的极限拉伸强度、... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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合金熔体形成固态合金的两种路径Figure1-1Twopathsformingsolidalloyfrommelt

硕士学位论文1.2.2 非晶合金的结构特征通常按照原子的排列情况把固体材料分为晶体、准晶和非晶三种类型。晶体中原子按照一定的晶格结构在三维空间上进行有序性排列，呈现出长程有序性的特点，如图 1-2 (a) 所示；准晶中不存在长程的平移对称性，但有旋转对称性，如图 1-2 (b) 所示；非晶与液体结构相似，整体上不存在长程有序性，但是在小范围内存在短中程有序性，如图 1-2 (c) 所示。简单来说，非晶合金具有长程无序而短程有序的结构特征。长程无序是指原子排列没有周期对称性和平移性的特征。而短程有序是指在 3.5 ~ 4 范围内所表现出的局部有序性排列[7]。一般来说，合金熔体在较低的冷却速率下凝固，原子有时间进行规则性的排列，从而形成有序的晶体结构。而通过急冷的方法会使原子没有充分的时间进行扩散，从而保留了金属液体的无序状态，最终形成非晶合金。因此非晶合金也被称为液态金属 。

1 绪论都存在一定的适用性和局限性。在 1959 年 Bernal 特征，把硬球看做原子并将其无序地堆积成一个密其合理性，在此基础上提出了硬球无规密堆模型。基本结构单元可看做是由 5 类多面体构成，即 Bern晶态结构中存在短程甚至中程有序性，这显然与完全符。随后，Gaskell 提出另一种结构模型来表征非模型，该模型的中心思想是认为非晶态结构内部存在程有序结构，这些有序的结构单元会以各种不同的连构。但是该模型仅与一些非晶半导体材料符合性较


本文编号：3002265