铝、锆液固态转变和动力学性质的第一性原理分子动力学研究

采用第一性原理分子动力学(Ab Initio Molecular Dynamics,AIMD)方法研究了Al和Zr液固转变过程中的能量、偶关联函数、结构因子和键对分布的变化规律,获得了不同温度下两种金属液体的扩散系数和黏度.结果表明,AIMD计算得到的液态金属偶关联函数、结构因子和扩散系数与实验测量数据符合得很好.在冷速为5.0×1013和2.5×1013K/s时,液态Al分别在730K附近发生玻璃化转变或者形成有一定缺陷的fcc晶体结构.在平均冷却速率为4.3×1013和2.0×1014K/s的条件下,液态Zr在1200K时分别开始转变为热力学上亚稳定的bcc结构和玻璃相.Zr的液态和玻璃态结构中二十面体和bcc类型短程序是其主要拓扑短程序.     

Zr基金属玻璃原子结构研究

摘要报道了利用经典分子动力学、逆蒙特卡罗模拟与第一性原理分子动力学模拟、以及高分辨透射电镜技术等对Zr-Ni和Zr-Ti—Al—Cu—Ni金属玻璃的原子结构进行的研究．重点研究了玻璃结构中的短程序结构（SRO）与中程序结构（MRO）,研究表明,在Zr基金属玻璃中存在着二十面体、FCC和BCC型多种短程序结构．基于分子动力学模拟,提出了缺位有序（IOP）结构模型,并对非晶合金的晶化过程中IOP结构到纳米晶的转变过程进行了研究．发现IOP结构经过3个阶段转变成纳米晶：先是沿某个优先生长方向转变成一维周期有序结构,进而发展成二维周期有序结构,最终转变成三维周期有序的纳米晶体,而且这3个阶段是相互交错同时进行的．