王荣山侯怀宇陈国良
金属学报
运用分子动力学模拟的方法, 采用紧束缚势函数, 研究了非晶Cu在升温条件下的晶化行为, 分析了系统能量、体积、双体关联函数和局部结构的变化, 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. 结果表明, 在非晶Cu升温的最初阶段, 原子运动未必造成短程结构的进一步规则化; 结构转变初期,首先发生1431和1541键向1421键的转变, 1421键型数量在400 K以上则基本呈现直线上升的趋势, 接近600 K时达到最大值; 此后1421键的数量随温度的上升而下降, 熔化时其数量急剧减少.
关键词:
非晶Cu
,
molecular dynamics
,
simulation
,
crystallization
梁迎春盆洪民白清顺
金属学报
建立了单晶Cu纳米切削的三维分子动力学模型, 研究了不同切削厚度下纳米切削过程中工件缺陷结构和应力分布的规律. 纳米切 削过程中, 在刀具的前方和下方形成变形区并伴随缺陷的产生, 缺陷以堆垛层错和部分位错为主. 在纳米尺度下, 工件存在很大的表面应力, 随着切削的进行, 工件变形区主要受压应力作用, 已加工表面主要受拉应力作用. 随着位错在晶体中产生、繁殖及相互作用, 工件先后 经过弹性变形---塑性变形---加工硬化---完全屈服4个变形阶段, 随后进入新的循环变形. 结果表明: 工件应力--位移曲线呈周期性变化; 切削厚度较小时, 工件内部没有明显的层错产生, 随着切削厚度的增大, 工件表面和亚表层缺陷增加; 切削厚度越大, 对应应力分量值越小.
关键词:
单晶Cu
,
molecular dynamics
,
dislocation
,
stress distribution
,
cutting thickness
郭永博梁迎春陈明君卢礼华
金属学报
基于大规模并行算法建立了单晶Cu纳米加工新型三维分子动力学仿真模型, 采用Tersoff势、嵌入原子势 (embedded atom method, EAM) 和Morse势分别描述刀具原子之间、工件原子之间和工件与刀具原子之间的相互作用. 研究了纳米加工过程中系统的温度分布及 其热效应的影响, 从位错和温度的角度对切屑形成过程和纳米加工表面的形成机理进行了分析. 模拟结果表明: 位错的扩展方向和切屑的堆积方向均沿着与切削方向成45°方向<110>晶向)运动; 系统的温度分布呈同心形, 切屑处温度最高, 同时在金刚石刀具中存在较大的温度梯度; 随着系统温度升高, 工件材料具有热软化效应; 切削速度和切削刃钝圆半径对系统的温度分布影响很大.
关键词:
单晶Cu
,
nanomachining
,
molecular dynamics
,
temperature distribution
,
thermal soft effect
,
dislocation
刘益虎吴永全沈通王召柯蒋国昌
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00327
采用所构建的长程F-S势函数, 对连续升温过程中γ-Fe→δ-Fe→液态Fe的相变过程进行了分子动力学(MD)模拟. 结果表明, 计算得到的γ-Fe, δ-Fe以及液态Fe的微观结构(径向分布函数、配位数)和宏观物性(密度)都能与实验结果 吻合很好, 但相变温度点与实验值的偏差较大, 推测是由过快升温速度造成的过热度过高所致. 从微观结构、瞬态能量及密度的分析出发, 讨论了固态相变(γ-Fe→δ-Fe)和固-液相变(δ-Fe→液态Fe)的具体过程. 其中, 固态相变主要形 成于晶格扭曲和滑移,而固-液相变即熔化过程起始于固体岛颗粒的边缘, 并逐渐向其中心扩散.在相变演化过程中, 通过瞬态能量和密度的起伏观察到明显的孕育过程.
关键词:
纯Fe
,
temperture–rise phase transition
,
molecular dynamics
,
microstructure
胡壮麒
,
王鲁红
,
刘轶
材料研究学报
先进的理论和计算技术以及结合计算机的威力,提供了在电子和原子层次上了解材料及其演化过程细节的可能性,具有无先例的准确性、使材料设计和性能预测成为可能本文首先慨括了理论计算方法的发展,扼要地介绍了能带结构计算、分子团簇计算、局域密度泛函理论、键序、原子间作用势、镶嵌原子势、N-体势、MonteCarlo法和分子动力学法、对分析技术、双体分布函数和键取向序等其次介绍了采用离散变分Xα方法和分子动力学计算方法获得的一些具体成果:如研究合金化改善Ni3Al塑性的电子结构机制;材料硬度的新计算方法;Co3Ti的环境脆性;S,P等对Ni/Ni3Al界面结合的影响;H,O,Mn和V对TiAl以及Nb对Ti3Al塑性的影响;合金元素在TiNi,TiAl和Ti3Al中的替代行为;抗热腐蚀镍基单晶合金的成分设计:实验条件很难实现的超高冷却速度和超高压下的相变行为;非晶形成的判据;Gibbs自由能等热力学参数的计算和金属填充碳纳米管的能力等。
关键词:
合金设计
,
discrete variational X_α method
,
molecular dynamics
,
intermetallic compound Ni-base superalloy
,
null
王超营孟庆元王云涛
金属学报
利用基于Stillinger--Weber(SW)势函数的分子动力学方法分析了Si中30o部分位错和单空位(V1)的相互作用. 不同温度、剪应力作用下的计算结果表明, 在
温度恒定条件下, 剪应力较小时, V1对位错有钉扎作用; 当施加的剪应力达到临界剪应力时, 位错脱离V1的钉扎继续运动, 并且将V1遗留在晶体中; 随温度的
升高, 临界剪应力近似线性下降. 通过不含V1和含有V1的模型中位错芯位置的对比后发现, V1对滑过它的30o部分位错有明显的加速作用.
关键词:
Si
,
30o partial dislocation
,
monovacancy
,
molecular dynamics
,
kink
叶雅静
,
张立同
,
成来飞
,
徐永东
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2006.00843
用分子动力学方法研究了不同温度下无定形Si-C、Si-B-C体系的扩散行为, 分析掺杂B原子对体系热稳定性及高温抗蠕变性的影响. 基于UFF力场, 在300、773、1273、1773及2073K下, 用分子动力学方法计算并比较了它们的MSD曲线及扩散系数, 分析温度对原子自扩散的影响. 无定形体系引入B原子后, 原子自扩散系数降低; 随温度升高, 自扩散系数缓慢上升, 接近2073K附近B原子的自扩散有明显加速趋势, 说明体系能够在2073K以下不发生相分离, 保持热稳定及良好的高温抗蠕变性.
关键词:
无定形Si-B-C
,
molecular dynamics
,
diffusion constants
吴永全
,
尤静林
,
蒋国昌
无机材料学报
采用分子动力学模拟研究了xCaO-(1-x)Al2O3(x代表成分的变化)高温熔体中Al的配位数及其两性、微结构单元分布等结构性质。在采用BMH势函数的基础上,将计算所得的Al-O、Ca-O和O-O的偏径向分布函数的第一峰的位置(1.76、2.34和2.91)以及Al、Ca的配位数与X射线衍射实验(1.765、2.36和2.885)及中子散射实验(1.759、2.337和2.898)进行比较,吻合很好,证明模拟非常成功,然后在此基础上,发现Al在体系中主要起阿格形成子的作用,其微观结构单元呈四面体结构,也就是说,Al的平均配位数为4,这一点与硅酸盐中Si-O的结构单元非常相似,在统计了平衡时微结构单元Qi的分布之后,总结了铝酸钙熔体的微观结构单元分布随宏观组分变化的规律。
关键词:
CaO·Al2O3熔体
,
microstructure
,
molecular dynamics
周耐根
,
周浪
金属学报
运用分子动力学和静力学方法对,<111>
生长铜膜中孪晶形成的原子过程与能量进行
了模拟研究. 所用的原子间相互作用势为
Finnis-Sinclair型镶嵌原子法(EAM)势. 模
拟和计算分析结果表明, <111>生长铜膜表面沉积原子在不同局部可形成正常排列的fcc畴
或错排的hcp畴；沉积原子处于hcp位置时体系的能量比fcc位置时要高, 其增量决定了孪
晶面出现几率. 沉积原子错排能还受相邻{111}孪晶面的影响,
其间距小于3个原子层厚时,
沉积原子错排能与不形成孪晶的Al晶体表面沉积原子错排能相当, 此时形成
孪晶面的几率极低; 随间距的增加, 表面沉积原子错排能迅速降低, 在间距达到约12个原
子层厚以后, 降到略低于完整Cu晶体{111}表面的沉积原子错排能, 这表明此时出现
孪晶面的几率比在完整晶体表面形成一个新的孪晶面的几率要大.
关键词:
铜膜
,
twin
,
molecular dynamics
尚海鑫
,
褚金奎
,
高佳丽
高分子材料科学与工程
基于COMPASS分子力场,经过分子聚合,能量最小化和退火模拟等构建SU-8光刻胶模型.利用分子动力学的研究方法,模拟研究了SU-8胶的玻璃化转变温度及其主要的影响因素;同时计算了在室温条件下交联SU-8胶的杨氏模量、泊松比、剪切模量、体积模量等力学性能.结果表明,模拟得到的玻璃化转变温度和力学性能与实验结果相一致;非键能是导致非交联SU-8胶玻璃化转变的主要因素之一.
关键词:
SU-8光刻胶
,
分子动力学
,
玻璃化转变
,
力学性能
