金屬熔體結(jié)構(gòu)及凝固特性的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、本文采用分子動力學(xué)模擬的方法，研究了熔體熱歷史對Au和Al3Mg2合金擴(kuò)散系數(shù)的影響，以及熔體熱歷史對具有FCC結(jié)構(gòu)的Au和Al3Mg2合金均質(zhì)過冷度和凝固組織演化的影響規(guī)律，取得的研究結(jié)果有:
　　金屬熔體擴(kuò)散系數(shù)隨著初始溫度的增大而增大，同時隨著保溫時間的增大而增大最終趨于穩(wěn)定值。金屬Au熔體初始溫度從1450K增大到1900K，當(dāng)初始溫度不斷增大，擴(kuò)散系數(shù)也隨之變大;金屬Au熔體擴(kuò)散系數(shù)隨著保溫時間的增加而增大，當(dāng)保溫時間超

2、過2ps以后，擴(kuò)散系數(shù)不再變化，同時體系的能量也不再變化，由此可知擴(kuò)散系數(shù)與能量有關(guān)。合金Al3Mg2熔體初始溫度從800K增大到1000K，隨著初始溫度的不斷增大，擴(kuò)散系數(shù)也變大;合金Al3Mg2熔體擴(kuò)散系數(shù)隨著保溫時間的增加而增加，當(dāng)保溫時間超過3ps以后，擴(kuò)散系數(shù)不再變化。
　　金屬熔體形核過冷度隨初始溫度的增大而增大，最終趨于穩(wěn)定值，同時隨著冷速的增大而增大。在不同初始溫度下，金屬Au熔體以1×1011.0K/s的晶態(tài)冷速

3、凝固后，當(dāng)熔體初始溫度不斷增加時，模擬獲得的均質(zhì)形核過冷度也逐漸增大，當(dāng)熔體初始溫度達(dá)到一定值后，均質(zhì)形核過冷度趨向于一個穩(wěn)定數(shù)值，其均質(zhì)形核過冷度的最大值為406K;金屬Au熔體以不同冷速凝固后，均質(zhì)形核過冷度隨著冷速的增大而增大，通過理論計算結(jié)果和模擬結(jié)果符合的很好。在不同初始溫度下，合金Al3Mg2熔體以1×1011.0K/s的冷速凝固后，當(dāng)熔體初始溫度不斷增加時，模擬獲得的均質(zhì)形核過冷度為一個穩(wěn)定值，均質(zhì)形核過冷度的大小為61K

4、;合金Al3Mg2熔體以不同冷速凝固后，均質(zhì)形核過冷度隨著冷速的增大而增大。
　　金屬熔體凝固組織受冷速影響，冷速較小時凝固組織為晶態(tài)結(jié)構(gòu)，隨著冷速的增大凝固組織向非晶態(tài)轉(zhuǎn)變。不同冷速下，金屬Au熔體從1700K冷至100K后，保溫弛豫，結(jié)果表明:冷速小于1×1011.0K/s時，Au熔體凝固后形成由FCC和HCP鑲嵌而成的晶態(tài)組織，當(dāng)冷速大于1×1013.5K/s時，金屬Au熔體凝固后形成完全的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，當(dāng)冷速介于1×1011