Al-Cu和Al-Ni二元合金系的液态结构研究

发布时间：2017-12-08 04:24

  本文关键词：Al-Cu和Al-Ni二元合金系的液态结构研究

  更多相关文章： 第一性原理分子动力学 Al-Cu液态合金 Al-Ni液态合金 中程序

【摘要】：本文采用从头算分子动力学(AIMD)的方法计算和分析了Al-Cu二元合金系的液态结构,并与Al-Ni二元合金系的液态结构进行比较。另外本文重点分析了Al-Cu和Al-Ni二元合金稀熔体的液态结构,探讨中程序结构的本质。对Al-Cu二元合金系的研究发现,Al-Cu液态合金中,异类原子之间的相互作用较强,Al-Cu化学短程序占主导地位。合金在Al50Cu50成分点,Al-Cu化学短程序最强,与原子的偏配位数分析结果相一致。Voronoi多面体分析表明,Al-Cu合金系中以A1原子和Cu原子为中心的多面体多为类二十面体。Al-Cu合金系中Al原子周围以配位数为12和13的多面体占主导地位,而Cu原子周围在Cu含量比较低时,配位数为10和11的多面体占主导地位,随着Cu含量的增加,配位数为11和12的多面体占主导地位。对比Al-Cu和Al-Ni二元合金系的液态结构发现,Al-Ni异类原子之间的相互作用要强于Al-Cu异类原子之间的相互作用,这与热力学混合焓数据相一致。在Al-Cu合金系中Cu成分在10%左右表现为Cu-Cu原子二次配位占主导地位,而在Al-Ni合金系中Ni成分在30%左右才表现为Ni-Ni原子之间二次配位占主导地位。Al-Ni在Al75Ni25成分处化学短程序强度最大而Al-Cu则在Al50Cu50成分处化学短程序强度最大。对合金系中原子偏配位数的分析表明,同样成分的Al-Ni和Al-Cu合金,NNiAl和NAINi的数值都分别大于NcuAl和NAlcu,Ni原子相比于Cu原子更趋向于和Al原子配位。Voronoi多面体的分析表明在Al-Ni合金系中A1原子周围配位数为11和12的多面体占主导地位,而Al-Cu合金系中的舢原子周围配位数为12和13的多面体占主导地位。对Al-Cu和Al-Ni稀熔体合金的液态结构分析表明Cu-Cu和Ni-Ni都是二次配位占主导地位,同样成分Ni-Ni二次配位占主导地位更明显。合金成分由5%提高到8%,Cu-Cu和Ni-Ni一次配位减少,二次配位增加。Al-Cu和Al-Ni合金稀熔体中异类原子之间的化学短程序强弱：Al92Ni8Al95Ni5Al92Cu8Al95Cu5。 Voronoi多面体的分析表明Al-Ni和Al-Cu合金中Ni和Cu原子周围的类0360多面体差别最大,Al92M8和Al95Ni5合金中Ni为中心的类0360多面体含量分别是21.5%和28%,而A192Cu8和Al95Cu5合金中Cu为中心的类0360多面体含量则为14.5%和12.3%。我们对比分析了A192Cu8、Al95Cu5、Al92Ni8和Al95Ni5稀熔体合金的总结构因子曲线,其预峰的位置在1.5A-1附近。偏结构因子曲线上预峰的位置在1.8-1-2A-1,对应的中程序结构的尺寸在3.90A-4.50A偏结构因子曲线上预峰高度Al95Cu5＞A192Cu8、Al95Ni5＞Al92Ni8,这是因为5%成分的合金中Cu-Cu和Ni-Ni几乎都是二次配位,中程序结构更加明显。我们认为Al-Cu和Al-Ni稀熔体合金中的中程序结构是Cu为中心的原子团簇和Ni为中心的原子团簇之间通过点连接和线连接而形成的尺寸较大的原子团簇,结合Voronoi多面体分析结果,我们推测中程序结构主要是类0360和类0280多面体通过点连接和线连接形成的原子团簇。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21

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本文编号：1265023