冷速对Cu_(70)Ni_(30)合金凝固结构的影响

采用分子动力学方法对Cu_(70)Ni_(30)合金在5种不同冷速下快速凝固过程进行了模拟研究。经过分析发现,1×1012K/s冷速下,双体分布函数第二峰有裂缝出现,说明形成了非晶态结构,而其它4种冷速下双体分布函数形成许多尖锐的峰,说明形成了晶态结构。1×1011K/s、1×1010K/s、5×109K/s三种冷速下的凝固结构,晶态键型和非晶态键型都在某一温度发生突变,三个温度依次为900 K、950 K、1000 K。这3个温度也是面心立方晶体(fcc)、体心立方晶体(bcc)和密排六方晶体(hcp)3种典型晶体团簇数目跃变的温度,对应于体系的结晶温度。最后采用三维画图演示了晶体团簇及非晶体团簇的区别。     

液态金属Al凝固过程中大团簇结构的形成与演变机理

采用分子动力学方法, 对含有400000个Al原子的液态金属大系统在凝固过程中纳米级大团簇结构的形成、演变特性进行了模拟研究, 并采用中心原子法、键对分析技术与原子团类型指数法(CTIM)相结合, 描述了各种类型的基本原子团结构组态. 结果表明: 在所有的键型与原子团类型中, 以1551键型以及由1551键型所构成的二十面体原子团(12 0 12 0)的数量最多, 它们在液态金属Al的微观结构转变中起着决定性的作用; 纳米级大团簇(含有多达150个原子)是由一些大小尺寸相差较大的中、小团簇通过拉锯式(得而复失、失而复得)的相互竞争形式不断兼并、演变后, 相互连接而成, 而不是以某一个原子为中心按一定规则堆积为多个壳层而成, 这正是与由气相沉积、离子溅射等方法所获得的团簇结构的本质差别所在; 虽然纳米级大团簇结构的形状和大小各不相同, 但都具有突出的角隅, 正好成为液态金属凝固过程中形成各种支晶结构的起点.     

非晶态合金形成过程尺寸效应、合金化效应的模拟

用quantum Sutton-Chen 多体势对Ag₆Cu₄和CuNi液态金属凝固过程进行了分子动力学模拟研究, 在冷却速率为2×10¹² K/s时, 通过键型分析, 证实CuNi形成fcc晶体结构, 而Ag₆Cu₄则形成了非晶态结构. 其原因在于AgCu中原子半径之比(为1.130)较CuNi中原子半径之比(为1.025)大, 显示出原子的尺寸差别的确是非晶态合金形成的一个主要影响因素. 而对Ag_xCu_1-x在冷却速率为2×10¹² K/s凝固过程的模拟, 发现对应于二元相图深共晶成分处, 最容易得到非晶态合金, 证实了合金化效应对非晶态合金的形成倾向和稳定性的关键作用. 此外,采用键型指数法和原子成团类型指数法对微观结构组态变化的分析, 不仅能说明二十面体结构在非晶态合金形成和稳定性中所起的关键作用, 且有助于对液态金属的凝固过程、非晶态结构特征的进一步理解.     

液态金属Cu凝固过程中晶体形核与生长及纳米团簇结构的演变特性

采用分子动力学方法和Quantum Sutton-Chen（Q-SC）多体势,对含有5万个液态金属铜（Cu）原子系统在凝固过程中的晶体成核与生长规律及纳米团簇微观结构转变特性进行了模拟跟踪研究.运用Honeycutt-Andersen（HA）键型指数法和新的原子团类型指数法（CTIM-2）分析了金属Cu原子的成键类型和原子团簇微观结构演变特性.结果发现：在以1.0×1013K/s速度冷却时,体系最终形成晶态与非晶态结构共存的混合结构,非晶转化温度约为673K,结晶起始温度为373K.在以4.0×1012K/s速度冷却时,结晶起始温度为673K,系统形成以1421和1422二种键型或由其构成的面心立方（fcc）（12000120）和六角密集（hcp）（1200066）基本原子团为主体的晶态结构,尤其是由1421键型构成的面心立方基本原子团在晶核生长和纳米团簇结构形成过程中占主导地位.形核和生长过程对凝固微观结构演变特性有重要的影响.     

液态Cu等温凝固的分子动力学模拟

使用Tight-binding势函数,对液态Cu在等温凝固过程中的结构变化进行了分子动力学模拟(MD模拟)计算,得到体系在不同温度下的双体分布函数和配位数分布等静态结构信息,对等温凝固过程中FCC短程有序结构可能发生的变化以及由此导致的H-A键型变化进行了分析,并结合键对分析方法计算了不同弛豫时间下典型短程有序结构的分布. 计算表明,在Cu凝固结晶相变过程中1551键应是先向1541键转化,初始三维结构的形成可能主要依赖于Cu原子在两个方向上的扩散和弛豫.     

AuCu团簇分子动力学研究

根据D-B的嵌入原子法(EAM), 结合Johnson 双体势和Murrell多体势,对AuCu 团簇结构进行了分子动力学模拟.研究表明EAM 势函数可较好地描述非晶态合金体系.非晶态团簇形成中以多面体方式生长,无序态(采用二十面体及十面体结构)比有序态更稳定.     

原子簇Ni4-mComB(m=0-3)的结构和性质DFT研究

根据非晶态合金的结构特点,选择系列原子簇模型Ni4-mComB(m=0-3)对Ni_Co_B非晶态合金用DFT方法进行高水平的量子化学计算,结果表明,在Ni_Co_B非晶态合金中,Co_B键强于Ni_B键,Co原子的引入及Co含量的变化对镍原子的电子结构有调变作用.     

原子簇Ni4-mComB(m=0-3)的结构和性质DFT研究

根据非晶态合金的结构特点,选择系列原子簇模型Ni4-mComB(m=0-3)对Ni_Co_B非晶态合金用DFT方法进行高水平的量子化学计算,结果表明,在Ni_Co_B非晶态合金中,Co_B键强于Ni_B键,Co原子的引入及Co含量的变化对镍原子的电子结构有调变作用.     

Ti,Nb和Zr掺杂对Ca(BH_4)_2·2NH_3储氢性能的影响

基于密度泛函理论的第一性原理,研究了掺杂元素Ti,Nb和Zr取代Ca原子后对Ca(BH4)2·2NH3储氢性能的影响.通过计算体系的晶体结构、占位能、态密度及电子密度拓扑性质,分析了原子间的成键情况和结构稳定性.结果表明:Ti,Nb,Zr分别取代Ca(BH4)2·2NH3中的Ca原子,Ti取代最容易形成稳定结构,Zr次之,Nb最难形成.Ca(BH4)2·2NH3结构中,B—H,N—H键都以共价作用为主,且N—H键比B—H键作用强.掺杂原子取代后改变BH4基团的稳定性,同时掺杂原子对N作用增强,减弱NH3分子释放对脱氢的影响.Nb原子取代对B—H影响最大,最能改善Ca(BH4)2·2NH3体系的脱氢性能,使H更易脱去.     

铷原子超精细谱线的强度差异机理研究

为了理解相同实验条件下铷原子的超精细吸收谱线的强度差异形成的机理,以~(87)Rb-D_2线F=2为工作物质,从实验上获得了6条明显的超精细饱和吸收谱对应的实验参数,将其用于理论计算.理论计算中考虑了超精细能级之间跃迁的相对强度因子、与原子团速度有关的有效原子数密度以及光泵浦效应导致的自发衰减率,计算得出的饱和吸收谱与实验结果相吻合.结果表明,共振主峰强度差异主要源于跃迁强度因子和光泵浦效应因子的不同,交叉共振峰强度差异主要原因是跃迁强度因子、有效原子数密度和光泵浦效应因子不同造成的,而交叉峰强于主峰源于交叉峰是由速度相反的两部分原子团共同作用产生的.     

Mg86.33Ni12.67Y1非晶合金的制备及其低温弛豫行为

采用单辊快速凝固技术,以4种冷却速度制备Mg86.33Ni12.67Y1非晶合金,并在Tg以下进行低温退火.利用X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)及扫描电镜(SEM)研究该合金的非晶形成能力、热稳定性及低温弛豫过程中的结构特征.结果表明,该非晶合金的过冷液相区宽度△Tx和约化玻璃转变温度Trg最大值分别为41.05 K和0.517 1,且随冷却速度的提高,△Tx表现出增大趋势,说明其非晶形成能力和热稳定性逐渐提高;低温退火时随退火温度逐渐升高,其非晶漫散射峰最大强度所对应的20值逐渐增大,表明原子的邻间距逐渐减小,非晶内部发生结构弛豫,导致拓扑结构不稳定性降低.     

纯铁液凝固过程的分子动力学模拟

为了研究纯铁熔液体系在凝固过程中的演变行为,采用分子动力学方法和带有范德瓦尔斯项的长程F-S势函数对液态Fe凝固过程的结构和能量演变进行模拟。径向分布函数、原子均方位移函数和Fe原子的聚集状态变化图像显示,凝固过程是Fe原子由无序向短程有序再向长程有序的变化过程,其中的短程有序结构可能是Fe原子组成的团簇结构;凝固过程中体系的总能量变化呈逐渐降低,Fe单质完美晶体的凝固温度约为2400 K。     

初始条件对Ga冷凝过程影响的模拟研究

对液态金属快速凝固过程进行了分子动力学模拟研究.以1000个液态纯金属Ga原子的系统为例,深入考察了微观结构组态的变化.采用H-A键型指数法分析该过程中各种键的变化情况.发现在其微观结构的转变过程中,与二十面体及其缺陷结构密切相关的1551键型起着重要的作用,同时,还发现不同的初始平衡态对其固态微结构有明显的影响,这-结果对于深入理解液-固微结构之间的转变关系,具有一定的理论和实际意义.     

硅灰石-硅溶胶浆体的固化机理研究

研究了硅灰石－硅溶胶浆体的固化过程及机理，结果表明：浆体的初期固化是由于硅灰石胶粒中Ca^2 的溶出，导致硅溶胶的凝胶化；后期固化则存在Ca^2 与溶胶作用形成类似水化硅酸钙产物的过程，硅溶胶中的Ca^2 离子促进硅灰石胶粒中Ca^2 的溶出，从而促进水化硅酸钙的形成。     

The Rad50 zinc-hook is a structure joining Mre11 complexes in DNA recombination and repair

The Mre11 complex (Mre11 Rad50 Nbs1) is central to chromosomal maintenance and functions in homologous recombination, telomere maintenance and sister chromatid association. These functions all imply that the linked binding of two DNA substrates occurs, although the molecular basis for this process remains unknown. Here we present a 2.2 A crystal structure of the Rad50 coiled-coil region that reveals an unexpected dimer interface at the apex of the coiled coils in which pairs of conserved Cys-X-X-Cys motifs form interlocking hooks that bind one Zn(2+) ion. Biochemical, X-ray and electron microscopy data indicate that these hooks can join oppositely protruding Rad50 coiled-coil domains to form a flexible bridge of up to 1,200 A. This suggests a function for the long insertion in the Rad50 ABC-ATPase domain. The Rad50 hook is functional, because mutations in this motif confer radiation sensitivity in yeast and disrupt binding at the distant Mre11 nuclease interface. These data support an architectural role for the Rad50 coiled coils in forming metal-mediated bridging complexes between two DNA-binding heads. The resulting assemblies have appropriate lengths and conformational properties to link sister chromatids in homologous recombination and DNA ends in non-homologous end-joining.     

液态锗快速凝固过程中的分子动力学模拟

本文采用Stillinger-Weber势函数,对液态锗的快速凝固过程进行了分子动力学模拟,运用均方位移(mean square displacement,MSD),对相关函数(pair correlation function PCF),配位数(coordination number)和Wendt-Abraham关系...     

降温过程对Au24Cu19合金团簇结构变化影响

采用基于嵌入原子法的正则系综NVT分子动力学方法在原子尺度上计算了包含24个金原子和19个铜原子的Au24Cu19双金属团簇在急冷和连续降温过程中的结构演化.根据原子平均势能、主要原子键对数目以及原子堆积结构随温度的变化表明，随着温度的降低，团簇表现为铜原子在内，金原子和少量铜原子包覆在外的构型.在温度被降低到较高温度区间时，急冷降温过程中，键对数目呈高-低振荡变化；连续冷却过程中，键对数目则呈低-高振荡变化.在温度较低的区间，直至400K，这两个冷却条件下的键对数目表现为同步变化.     

MgZnCa合金的组织结构和力学性能分析

通过铜模吸铸法制备直径为3mm的Mg-Zn-Ca三元共晶合金,按成分比例配制的合金分别为Mg72Zn15Ca13、Mg62Zn36Ca2、Mg14Zn22Ca64和Mg26Zn48Ca26.利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、微机控制电子式万能试验机和扫描电子显微镜(SEM)对MgZnCa合金的组织结构、力学性能和断口形貌进行研究.结果表明:Mg72Zn15Ca13、Mg14Zn22Ca64和Mg26Zn48Ca26合金形成非晶相和晶体相共存的复合材料,Mg62Zn36Ca2形成纯晶体;其中强度最高、塑性最好的是Mg14Zn22Ca64,其强度和塑性应变分别为548MPa和0.9%;对于该合金系,强度随结晶度降低而升高;压缩断口形貌显示,Mg72Zn15Ca13、Mg62Zn36Ca2、Mg14Zn22Ca64和Mg26Zn48Ca26合金均为脆性断裂.     

Effects of solidifi cation cooling rate on the corrosion resistance of Mg – Zn–Ca alloy

This study was carried out to investigate the effect of solidification cooling rate on the corrosion resistance of an Mg–Zn–Ca alloy developed for biomedical applications. A wedge shaped copper mould was used to obtain different solidification cooling rates. Electrochemical and immersion tests were employed to measure the corrosion resistance of Mg–Zn–Ca alloy. It was found that increasing cooling rate resulted in a significant improvement in the corrosion resistance of the Mg–Zn–Ca alloy. The findings were explained in terms of solidification behaviour in association with the change in solubility of the alloying elements, microstructural homogeneity and refinement and chemical homogeneity as well as the increased cooling rates.