液态金属铝结构特性的分子动力学模拟研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caoxiao771
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作为物质存在的一种基本形态,与固态、气态相比,液态具有特殊的结构、性质和变化规律,目前对液体的认识还很不深入。本论文选择液态金属铝作为研究对象来探索液体玻璃化过程中结构的演变、微观结构的描述以及对于液体激活能的理解。   全文共分六章。前两章简述了液态及非晶态体系的微观结构模型、计算机模拟和分子动力学方法、用于分子动力学模拟的原子间相互作用势、多种结构分析方法、固有结构和能量极小化方法以及本论文的研究意义和内容。   在第三、四、五章,我们运用等压分子动力学方法和一系列结构分析技术及固有结构与能量极小化方法,研究了液态铝在不同压强下的快速冷却过程中局域结构的演变、微观结构的两态模型描述以及液体激活能与两态模型中的局域有利能之间的关系。研究表明:无论是冷却还是加压,都会使得1431键对向着1541键对的转化;液态Al的键序参数Q6很好地被两态模型给出的函数表达式Q6/(1-Q6)=Q60exp[(AE-PΔv)/kBT]所拟合,并且得到局域有利结构形成后能量和体积的变化分别是ΔE=0.025eV和Δv=-0.27(angstrom)3。可以说,关于液体的两态模型在液态Al中得到很好地检验;与扩散或过剩熵相联系的激活能与两态模型所给出的局域有利能之间存在简单的关系式Ea(Sex)=cEf,同时合理地解释了激活能与压强之间线性关系。   第六章是关于本论文工作的一个总结和展望。
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