无序合金结构演化的同步辐射技术及分子动力学模拟的研究
发布时间：2021-05-17 16:31
金属玻璃由于其无序的原子排列而具有很多独特的性能,其中Fe基金属玻璃具有相对低廉的价格、优异的力学、软磁性和强耐腐蚀性能,备受人们关注,但其较低的玻璃形成能力限制了它们的工程应用。材料的微观结构决定了宏观性能,因此从微观原子尺度了解金属玻璃结构及其形成机理有利于开发出更高玻璃形成能力和高性能的金属玻璃体系。此外,金属玻璃一般由金属熔体快速冷却制备,但人们对金属熔体的原子结构及其演变规律、形核等过程的了解并不深入,所以从低熔点金属出发来研究液体结构及其极端条件下的结构演变规律有助于新材料的开发。本论文主要采用同步辐射X射线衍射和吸收谱技术结合理论计算,从原子尺度研究了微量元素的添加对金属玻璃结构及其玻璃形成能力的影响,分析了 Ga-In金属液体高温、高压极端条件下的结构及其演变规律,探讨了金属液体的形核过程。具体研究内容如下所示:第一章简单介绍了金属玻璃的发展,潜在应用,形成机制和相关结构模型,同时讨论了金属液体的结构特征和研究进展。第二章主要介绍了本论文用到的金属玻璃和金属液体的实验测量技术和比较流行的理论模拟方法。其中实验测量技术包括X射线衍射,X射线吸收谱;理论模拟方法包括经典分子...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 无序合金
1.2 金属玻璃
1.2.1 金属玻璃发展概述
1.2.2 金属玻璃性能及应用
1.2.3 金属玻璃的形成
1.2.4 金属玻璃结构特征
1.2.5 金属玻璃结构模型
1.3 金属液体
1.3.1 金属液体结构特征
1.3.2 金属液体结构研究进展
1.3.2.1 短程序和中程序
1.3.2.2 近邻收缩现象
1.3.2.3 液液转变现象
1.3.2.4 液体晶化现象
1.3.3 Ga基低熔点合金研究进展
1.4 本论文的立体依据和主要内容
第二章 实验技术和模拟分析方法
2.1 实验测量技术
2.1.1 同步辐射X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)
2.1.2 同步辐射X射线吸收谱(X-ray absorption fine structure XAFS)
2.2 计算机模拟方法
2.2.1 分子动力学模拟
2.2.1.1 经典分子动力学模拟(Classical Molecular Dynamic simulation,MD)
2.2.1.2 从头算分子动力学模拟(Abinitio Molecular Dynamic simulation,AIMD)
2.2.2 逆蒙特卡罗模拟(Reverse Monte Carlo simulation,RMC)
2.3 结构分析方法
2.3.1 双体相关函数(Pair distribution function, g(r))
2.3.2 结构因子(Structure factor,S(q))
2.3.3 键角分布函数(Bond angle distribution,BAD)
2.3.4 Voronoi分形(Voronoi tessellation analysis, VT)
2.3.5 键取向序参数(Bond-orientational order parameter,BOO parameter)
2.3.6 原子团簇结构较正方法(Atomic cluster alignment method,ACA)
2.3.7 最近邻关系指数(Nearest-neighbor correlation index, C_(ij))
第三章 铁基金属玻璃的原子结构研究
3.1 引言
3.2 实验和模拟
3.2.1 高能X射线衍射
3.2.2 X射线扩展精细结构
3.2.3 热力学性能测试
3.2.4 逆蒙特卡洛模拟
3.2.5 从头算分子动力学计算
3.3 结果及讨论
3.4 本章小结
第四章 温度诱导GaIn金属液体结构演化研究
4.1 引言
4.2 实验和模拟
4.2.1 原位X射线衍射实验
4.2.2 热膨胀实验
4.2.3 从头算分子动力学计算
4.3 结果及讨论
4.3.1 GaIn共晶合金高温下的液液结构转变
4.3.2 Ga-In合金体系液体结构演化
4.3.3 GaIn共晶合金过冷液体结构及晶化现象
4.4 本章小结
第五章 压力诱导GaIn金属液体结构演化研究
5.1 引言
5.2 实验和模拟
5.2.1 原位高压X射线衍射
5.2.2 从头算分子动力学计算
5.3 结果及讨论
5.3.1 室温高压下液体GaIn共晶合金结构演化
5.3.2 高温高压下液体GaIn共晶合金结构演化
5.4 本章小结
第六章 总结
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的文章
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent Developments in Functional Crystals in China[J]. Jiyang Wang,Haohai Yu,Yicheng Wu,Robert Boughton. Engineering. 2015(02)
本文编号：3192085
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 无序合金
1.2 金属玻璃
1.2.1 金属玻璃发展概述
1.2.2 金属玻璃性能及应用
1.2.3 金属玻璃的形成
1.2.4 金属玻璃结构特征
1.2.5 金属玻璃结构模型
1.3 金属液体
1.3.1 金属液体结构特征
1.3.2 金属液体结构研究进展
1.3.2.1 短程序和中程序
1.3.2.2 近邻收缩现象
1.3.2.3 液液转变现象
1.3.2.4 液体晶化现象
1.3.3 Ga基低熔点合金研究进展
1.4 本论文的立体依据和主要内容
第二章 实验技术和模拟分析方法
2.1 实验测量技术
2.1.1 同步辐射X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)
2.1.2 同步辐射X射线吸收谱(X-ray absorption fine structure XAFS)
2.2 计算机模拟方法
2.2.1 分子动力学模拟
2.2.1.1 经典分子动力学模拟(Classical Molecular Dynamic simulation,MD)
2.2.1.2 从头算分子动力学模拟(Abinitio Molecular Dynamic simulation,AIMD)
2.2.2 逆蒙特卡罗模拟(Reverse Monte Carlo simulation,RMC)
2.3 结构分析方法
2.3.1 双体相关函数(Pair distribution function, g(r))
2.3.2 结构因子(Structure factor,S(q))
2.3.3 键角分布函数(Bond angle distribution,BAD)
2.3.4 Voronoi分形(Voronoi tessellation analysis, VT)
2.3.5 键取向序参数(Bond-orientational order parameter,BOO parameter)
2.3.6 原子团簇结构较正方法(Atomic cluster alignment method,ACA)
2.3.7 最近邻关系指数(Nearest-neighbor correlation index, C_(ij))
第三章 铁基金属玻璃的原子结构研究
3.1 引言
3.2 实验和模拟
3.2.1 高能X射线衍射
3.2.2 X射线扩展精细结构
3.2.3 热力学性能测试
3.2.4 逆蒙特卡洛模拟
3.2.5 从头算分子动力学计算
3.3 结果及讨论
3.4 本章小结
第四章 温度诱导GaIn金属液体结构演化研究
4.1 引言
4.2 实验和模拟
4.2.1 原位X射线衍射实验
4.2.2 热膨胀实验
4.2.3 从头算分子动力学计算
4.3 结果及讨论
4.3.1 GaIn共晶合金高温下的液液结构转变
4.3.2 Ga-In合金体系液体结构演化
4.3.3 GaIn共晶合金过冷液体结构及晶化现象
4.4 本章小结
第五章 压力诱导GaIn金属液体结构演化研究
5.1 引言
5.2 实验和模拟
5.2.1 原位高压X射线衍射
5.2.2 从头算分子动力学计算
5.3 结果及讨论
5.3.1 室温高压下液体GaIn共晶合金结构演化
5.3.2 高温高压下液体GaIn共晶合金结构演化
5.4 本章小结
第六章 总结
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的文章
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent Developments in Functional Crystals in China[J]. Jiyang Wang,Haohai Yu,Yicheng Wu,Robert Boughton. Engineering. 2015(02)
本文编号：3192085
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3192085.html
