Co及其合金的微观结构与热学性质的理论研究

发布时间：2017-07-29 01:21

  本文关键词：Co及其合金的微观结构与热学性质的理论研究

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【摘要】：近年来,团簇展现出特殊的物理、化学性质而备受关注。随着人们的深入研究与技术的发展,在实验和理论上都对单质金属团簇和二元合金团簇的几何结构、热学性质等方面得到了较为全面的了解。研究发现,二元过渡合金团簇在生物医疗、化学催化、磁学材料等方面有着广阔的应用前景。通过调整团簇的组成成分、比例和尺寸大小来改变其物理化学性质,从而得到所需的新型材料。目前,对团簇微观结构与热学性质的研究更是当前凝聚态物理学研究的重要课题之一,将团簇微观结构与宏观物质的性质相连接,是团簇科学研究的意义所在。本文采用分子动力学结合镶嵌原子势函数对Co及其合金团簇进行冷却过程的模拟研究。利用径向分布函数、HA指数、键取向序参数等手段进行数据分析和整理,得到以下结论:1.在对较大尺寸Co_(10179)团簇进行冷却过程的研究中发现,微观结构转变区间在1300K到1200K,其凝固点为1200K。团簇的最终冷却结构主要表现出面心立方体结构和局部六角密排结构两种特征。2.在探究Co_(147)Ni_(414)合金团簇冷却过程中微观结构变化情况时发现,由于原子种类和表面能大小不同,在冷却的过程中团簇内部原子会发生偏析现象,形成核壳稳定结构。通过对其势能和等容热容曲线分析,确定了团簇的凝固点为1167K。其冷却结构具有六角密排结构和部分面心立方体结构特征。3.在探讨(Co Al)1415合金团簇中组分关系时发现,改变Co原子浓度,对团簇的冷却结构影响较大,当Co原子浓度为100%~70%时,团簇中原子主要是以不完全的六角密排结构形式存在;而当Co原子浓度为50%时,团簇具有局部的体心立方体和缺陷二十面体结构特征;团簇中Co原子浓度为30%~10%时,表现出部分区域的二十面体和缺陷二十面体结构特征;而Co原子浓度分别为60%、40%和5%时,团簇冷却结构较为复杂,以局部形成的多种结构形式共同存在。
【关键词】：合金团簇 分子动力学 微观结构 热力学性质
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.16
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-11
• 注释表11-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 团簇的概念12
• 1.2 团簇的基本性质12-14
• 1.2.1 团簇的幻数和壳层结构12-13
• 1.2.2 团簇的相变特性13-14
• 1.2.3 团簇的热学性质14
• 1.3 团簇的研究现状14-17
• 1.4 本文研究内容及意义17-18
• 1.4.1 研究内容17
• 1.4.2 研究意义17-18
• 1.5 本章小结18-20
• 第2章 分子动力学模拟与结构分析方法20-30
• 2.1 分子动力学20-25
• 2.1.1 几种算法20-23
• 2.1.2 正则系综23
• 2.1.3 原子间相互作用势23-24
• 2.1.4 时间步长24-25
• 2.2 分析方法25-29
• 2.2.1 能量曲线25
• 2.2.2 过剩能量25-26
• 2.2.3 径向分布函数26-27
• 2.2.4 原子键对分析技术27-28
• 2.2.5 键角分布函数28
• 2.2.6 键取向序分析28-29
• 2.3 LAMMPS29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 Co_(10179)团簇淬火过程中的结构转变30-37
• 3.1 初始结构与参数设置31
• 3.2 结果与讨论31-36
• 3.2.1 Co_(10179)团簇的熔点31-33
• 3.2.2 Co_(10179)团簇的径向分布函数33-34
• 3.2.3 Co_(10179)团簇的键对分析34-35
• 3.2.4 Co_(10179)团簇的峰位关系35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 Co_(147)Ni_(414)团簇淬火过程中的结构研究37-44
• 4.1 初始结构和参数设置37-38
• 4.2 结果与讨论38-43
• 4.2.1 Co_(147)Ni_(414)团簇的原子径向分布函数与快照图38-39
• 4.2.2 Co_(147)Ni_(414)团簇的势能曲线与熔点39-40
• 4.2.3 Co_(147)Ni_(414)团簇的对相关函数40-41
• 4.2.4 Co_(147)Ni_(414)团簇的键角分布函数41-42
• 4.2.5 Co_(147)Ni_(414)团簇的键对分析42-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第5章 组分对Co_(1415-x)Al_x团簇结构特征的影响44-51
• 5.1 模拟方法与过程44-45
• 5.2 模拟结果与分析45-50
• 5.2.1 （CoAl）_(1415)团簇的势能曲线45-46
• 5.2.2 （CoAl）_(1415)团簇的径向分布函数46
• 5.2.3 （CoAl）_(1415)团簇的键对分析46-48
• 5.2.4 （CoAl）_(1415)团簇的键取向序参数48
• 5.2.5 （CoAl）_(1415)团簇的结构含量48-50
• 5.3 本章小结50-51
• 第6章 结束语51-53
• 6.1 主要工作与创新点51-52
• 6.2 不足与改进52-53
• 参考文献53-60
• 致谢60-61
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：586901