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模拟位错斑图的元胞自动机与分子动力学模型

张林 , 张彩碚 , 元明 ,

金属学报

建立了一个模拟位错斑图形成的元胞自动机--分子动力学模型. 该模型考虑了在相同或不同滑移面上具有相反Burgers矢量方向的刃型位错间的长程与短程相互作用, 采用分子动力学方法处理长程相互作用, 采用元胞自动机方法处理短程相互作用. 应用这个模型, 模拟了在没有外加应力和存在外加循环应力条件下的Cu单晶的位错结构.

关键词: 元胞自动机 , molecular dynamics , dislocation pattern

Si晶体中空位运动的分子动力学研究

乔永红 ,

金属学报

用分子动力学方法模拟了Si晶体中的空位运动. 采用Stilliger-Weber三体经验势描述原子间的相互作用. 在追踪空位的跳动时,采用两种方法对不同温度下的空位跳动进行了计算. 通过对空位微观热运动的轨迹的分析计算,得到了空位激活能,并对Thomas方法中关于空位跳跃的强制定义给出了统计意义上的解释. 计算分析表明,空位的绝大多数跳动都是经历过渡态完成的.

关键词: Si晶体 , vacancy migration energy , molecular dynamics

元素掺杂对Bi电迁移影响的第一原理计算

庞学永 , 刘志权 , , 尚建库

中国有色金属学报

应用第一原理方法研究通过元素掺杂来抑制SnBi无铅焊料中Bi的电迁移问题.在SnBi体系中掺杂zn和Sb元素,通过用近弹性带方法计算掺杂体系中Bi元素的扩散能垒.结果表明:加入Sb之后,Bi的扩散能垒由原来的0.32 eV升高到0.46 eV,扩散激活能由原来的1.14 eV升高到1.18 eV;加入Zn后,Bi的扩散能垒由原来的0.32 eV升高到0.48 eV,扩散激活能由原来的1.14 eV升高到1.22 eV.由此可得,Zn和Sb的加入都能够提高Bi的扩散激活能,起到抑制扩散的作用.通过分析态密度可知:加入Zn和Sb后,体系中Sb与Bi的p态曲线几乎完全重合,比Sn与Bi的p态曲线重合度高很多,说明sb和Bi的共价键作用很强,且比Sn-Bi的共价键作用强,从而增加Bi的扩散能垒.同样,Zn和Bi的p态曲线重合度也比Sn和Bi的曲线重合度高很多,表明Zn-Bi的共价键同样比sn-Bi的共价键强,所以Zn的加入同样增加Bi的扩散能垒.总结说来,Sb和zn的掺杂能够抑制SnBi焊料中Bi的电迁移.

关键词: 第一原理计算 , 电迁移 , SnBi无铅焊料 , 元素掺杂

氧原子在γ-TiAl(111)表面吸附的第一性原理研究

李虹 , 刘利民 , , 叶恒强

金属学报

运用第一性原理方法对氧原子在γ-TiAl(111)表面的吸附研究表明,氧原子倾向于吸附在近邻表面层多Ti的位置,随着覆盖率的增加,表面不同位置吸附能差别减小. 电子结构分析发现,氧原子同表面金属原子形成以离子特性为主的化学吸附. 氧化学势对TiAl表面稳定性影响的研究表明,γ-TiAl(111)清洁表面只能在氧化学势很低时可以稳定存在,氧化学势稍高,清洁表面就变得不稳定,氧原子开始吸附,并迅速达到高覆盖率的情况.

关键词: γ-TiAl , first-principles calculation , oxidation

连续冷却过程中低碳钢奥氏体→铁素体相变的元胞自动机模拟

张林 , 张彩碚 , 元明 ,

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2004.01.002

采用低碳钢连续冷却过程中奥氏体→铁素体相变的元胞自动机模型,模拟了铁素体晶粒形核与生长的全过程,模型中考虑了溶质扩散在相变过程中的作用.在元胞自动机的网格内,晶粒的形核与生长用两个概率的变化来描述它们之间在相变过程中的相互竞争关系,给出了形核与生长的元胞自动机规则.总结了元胞自动机方法解决铁素体晶粒形核与生长问题的过程,并在该模型的基础上分析了冷却速率等因素对于晶粒形核与生长的影响.

关键词: 相变 , 计算机模拟 , 低碳钢 , 元胞自动机

模拟位错斑图的元胞自动机与分子动力学模型

张林 , 张彩碚 , 元明 ,

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2004.06.008

建立了一个模拟位错斑图形成的元胞自动机-分子动力学模型.该模型考虑了在相同或不同滑移面上具有相反Burgers矢量方向的刃型位错间的长程与短程相互作用,采用分子动力学方法处理长程相互作用,采用元胞自动机方法处理短程相互作用.应用这个模型,模拟了在没有外加应力和存在外加循环应力条件下的Cu单晶的位错结构.

关键词: 元胞自动机 , 分子动力学 , 位错斑图

Si晶体中空位运动的分子动力学研究

乔永红 ,

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2005.03.002

用分子动力学方法模拟了Si晶体中的空位运动.采用Stilliger-Weber三体经验势描述原子间的相互作用.在追踪空位的跳动时,采用两种方法对不同温度下的空位跳动进行了计算.通过对空位微观热运动的轨迹的分析计算,得到了空位激活能,并对Thomas方法中关于空位跳跃的强制定义给出了统计意义上的解释.计算分析表明,空位的绝大多数跳动都是经历过渡态完成的.

关键词: Si晶体 , 空位迁移能 , 分子动力学 , 扩散

氧原子在γ-TiAl(111)表面吸附的第一性原理研究

李虹 , 刘利民 , , 叶恒强

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2006.09.001

运用第一性原理方法对氧原子在γ-TiAl(111)表面的吸附研究表明,氧原子倾向于吸附在近邻表面层多Ti的位置,随着覆盖率的增加,表面不同位置吸附能差别减小.电子结构分析发现,氧原子同表面金属原子形成以离子特性为主的化学吸附.氧化学势对TiAl表面稳定性影响的研究表明,γ-TiAl(111)清洁表面只能在氧化学势很低时可以稳定存在,氧化学势稍高,清洁表面就变得不稳定,氧原子开始吸附,并迅速达到高覆盖率的情况.

关键词: γ-TiAl , 第一性原理 , 氧化 , 吸附能 , 表面能 , 化学势

纳米压痕实验中单晶Cu初始塑性变形的准连续介质模拟

赵星 , 李久会 , , 张彩碚

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.12.009

采用准连续介质方法模拟了纳米压痕实验中单晶Cu初始塑性变形过程.采用3种不同宽度的纳米尺度压头,得到了载荷一压痕位移关系曲线,确定了3种不同宽度压痕下位错发射的临界载荷.临界载荷的大小与能量理论的预测结果基本一致.通过对压头下方位移场的分析,揭示了加载过程中位错形核的力学特征和微观结构特征;得到了压头下方几何必需位错密度增加的一般规律.定性地分析了卸载过程中位错的运动与湮灭.

关键词: 单晶Cu , 纳米压痕 , 位错 , 准连续介质方法

Mg-La和Mg-Nd二元合金相稳定性的第一原理研究

张会 ,

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00089

La和Nd是镁合金中常用的稀土添加元素,为了帮助理解它们在Mg合金中的强化机制,应用第一原理计算方法,研究了Mg-La和Mg-Nd二元合金的相稳定性.计算结果表明,Mg-La和Mg-Nd合金在Mg12RE和Mg3RE之间的平衡相分别为Mg17La2和Mg41Nd5;La和Nd在Mg中的溶解度大小差别较大,表明二者在镁舍金中产生强化的机理不同;Mg3Nd具有比Mg12La更大的弹性模量,因而具有更好的强化效果.

关键词: 第一原理 , 镁合金 , 稀土元素

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