随着航天航空技术的快速发展,对新型超轻质、耐高温材料需求迫切。因具有低热导率、可重复使用等优点,陶瓷隔热瓦成为热防护系统中的一种重要的隔热材料,其主要成分为石英纤维,但由于石英纤维本身存在析晶问题,在处于高温环境下陶瓷隔热瓦会因为石英纤维析晶而导致综合性能下降,影响陶瓷隔热瓦的高温尺寸稳定性,限制了隔热瓦的隔热性能的高效发挥,因而有必要对石英纤维析晶行为研究。本文首先介绍了分子动力学模拟的基本原理和方法,并详细介绍应用于分子动力学模拟石英析晶行为过程中力场的选择,温控和压控以及结构分析,其对详细的理解石英分子动力学模拟提供很好的参考价值和指导意义。本文基于分子动力学对石英纤维非晶/晶化进行分子动力学模拟,采用反应性力场Reax FF 6.0模拟断键过程,采用凝聚态力场COMPASSⅡ模拟成键过程,首先通过动力学热浴实现石英晶体的融化,通过淬火处理获得室温下石英的非晶结构,通过退火处理最终获得石英非晶/析晶结构,记录不同阶段的石英晶胞的原子构型图,通过结构分析XRD图谱和RDF图等探讨非晶/晶化的机理。然后,模拟了微量元素Cl-、Na+和Fe2+、Cl-对石英析晶行为的研究,在1700K退火,结果表明随着掺入微量元素Cl-、Na+含量和Fe2+、Cl-的含量增加,原子排列越清晰有序,石英析晶越显著。本文研究微量杂质元素对石英纤维析晶行为的影响。将纯石英纤维进行不同温度处理:在1350℃保温1h时,纤维出现烧结熔融现象;在1380℃保温1h时,纤维发生析晶,且析出相为低温方石英。掺入微量氯化钠的石英纤维在高温进行热处理,可以发现:氯化钠的浓度影响石英纤维烧结;氯化钠促进石英纤维高温析晶,表面成核,且会发生晶型的改变。掺入微量氯化亚铁的石英纤维在高温下进行热处理,可以发现:微量氯化亚铁促进石英纤维,且析出晶体为低温方石英,同时抑制石英纤维的烧结熔融。本文提供的石英的非晶/晶化行为分子动力学模拟过程的方法和分析对于其他非金属材料的分子动力学模拟具有很好的指导意义,本文的结论对陶瓷隔热瓦的研究发展具有理论和实际价值。