Ag-Cu合金粒子结构与相变性质的分子动力学研究

来源 :南京师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jiang1978
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纳米粒子的尺寸一般是1~100 nm,具有复杂的结构和特性,使其在冶金业、化学工业、航空业等领域获得广泛的应用前景.纳米粒子的性质因尺寸、组份和表面效应以及温度、压强、淬火速率等控制参量的不同而多样化.目前,纳米粒子在淬火过程中的结构特性成为研究的热点.本文运用分子动力学方法,采用嵌入原子势作为原子之间相互作用势,结合周期性边界条件,NVT系综,Nose-Hoover控温法,在2×1011 K/s的淬火速率下,通过势能曲线、径向对分布函数及粒子中局域多面体分析,我们对典型的面心立方金属Ag、Cu纳米粒子及其合金纳米粒子在淬火过程中微结构的演变展开了研究.计算结果表明:(1)AgxCu(500-x)合金粒子中,Ag原子趋于集聚在粒子表面而Cu原子趋于集聚在粒子内部.当Ag原子较少时,处于表面的Ag原子不足以完全覆盖合金粒子表面,当Ag原子数约为200时,Ag原子几乎可完全覆盖粒子表面,当有更多的Ag原子时,部分Ag原子将进入粒子内部与Cu原子混合;(2)在AgxCu(500-x)粒子中,Ag300Cu200粒子在液固相转变后无序程度依然很高,势能曲线在降温过程中没有明显的相变阶跃现象,径向对分布函数曲线在降温过程中除了峰强度外没有显著改变,保持了液态时的无序,说明Ag、Cu原子数为3:2时是易于产生玻璃相Ag-Cu合金粒子的原子组份比;(3)尽管Ag粒子晶化温度低于相同尺寸Cu粒子的晶化温度,但Ag-Cu合金粒子的相变温度却接近或低于原子数相同的Ag粒子晶化温度而不是处于Ag粒子与Cu粒子的相变温度之间;(4)在AgxCu(5oox)粒子的降温过程中,13配位多面体是液相和非晶相粒子的特征配位类型;室温时,晶体粒子体原子一般是12I配位(六角密排)结构,非晶粒子体原子一般是13配位结构,粒子表面原子一般是7~9配位结构;(5)Ag-Cu纳米合金粒子的非晶化程度可以直接用原子的平均配位数表征,平均配位数越大,则粒子非晶化程度越高.本文的计算结果,丰富了 Ag-Cu合金纳米材料的微观结构机制,架起了实验与理论的桥梁,为不同性质的Ag-Cu合金纳米材料的制备与应用提供了理论依据.
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