液态金属铜Cu凝固过程中团簇结构的形成以及成核生长特性的模拟

发布时间：2018-02-02 05:03

  本文关键词： 液态金属Cu 分子动力学模拟 Q-SC多体势 微观结构演变 成核 生长　出处：《中国有色金属学报》2015年10期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：采用分子动力学方法和Quantum Sutton-Chen多体势,对2万个液态金属铜(Cu)原子在两个不同冷速凝固过程中其微观团簇结构的形成特性以及晶体的成核生长进行模拟。运用双体分布函数、Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法、原子团类型指数法(CTIM-2)和可视化分析等方法,对凝固过程中微观结构转变和原子团簇的微观结构演变特性进行分析。结果表明:冷却速率为4.0×1012 K/s和2.0×1012 K/s时,系统形成以1421、1422键型或由这两种键型构成的面心立方(FCC)(12 0 0 0 12 0)和六角密集(HCP)基本原子团(12 0 0 0 6 6)为主体的晶体结构;尤其是由1421键型构成的面心立方(12 0 0 0 12 0)基本原子团在晶体生长和对微观结构演变的影响占主导地位。两种冷却速度下的结晶温度分别为673 K和773 K,即冷却速度越慢,结晶温度越高;系统最终形成了由FCC和HCP组成的混合晶体结构,但以FCC晶体结构为主;FCC(12 0 0 0 12 0)基本原子团在慢速低温时具有较好的遗传特性,基本原子团之间很容易连接在一起构成较大的纳米级大团簇结构。
[Abstract]:Molecular dynamics and Quantum Sutton-Chen multibody potential were used. The formation characteristics of cluster structure and nucleation growth of 20 000 liquid copper copper (Cu) atoms during two different cooling rate solidification processes were simulated. The double body distribution function Honeycutt-Andersen HA bond index method was used. The atomic cluster type index method (CTIM-2) and visualized analysis were used to analyze the microstructure transformation and the microstructure evolution of the cluster during solidification. The results showed that the cooling rate was 4.0 脳 1012 K / s and 2.0 脳 10 12 K / s, respectively. The crystal structure of the system is mainly composed of the 1421 / 1422 bond type or the face centered cubic (FCCS) 12000120) and the hexagonal dense HCP (120066). In particular, the basic atomic group composed of 1421 bond type is dominant in crystal growth and the influence on microstructure evolution. The crystallization temperatures at the two cooling rates are 673 K and 773 K respectively, that is, the slower the cooling rate is, the lower the cooling rate is. The higher the crystallization temperature, the more the mixed crystal structure composed of FCC and HCP was formed in the system, but the main crystal structure of FCC was FCC-12000120) the basic atomic group had good genetic characteristics at low temperature. The basic atomic clusters are easily connected together to form large nanoclusters.
【作者单位】： 嘉应学院物理与光信息科技学院;
【基金】：广东省自然科学基金资助项目(S2013010012049)
【分类号】：TG146.11
【正文快照】： 受具体实验条件的限制,对金属熔体凝固过程中晶体成核生长和微观结构的精确测定尚比较困难。但近年来,随着计算机技术的快速发展,采用分子动力学方法对液态金属凝固过程中微观结构演变机理和转变规律的模拟研究变得十分活跃[1-3],可以获得目前在实验上尚无法得到的有关微观结

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：1483688