液态金属铜Cu凝固过程中团簇结构的形成以及成核生长特性的模拟

摘要：

采用分子动力学方法和Quantum Sutton-Chen多体势，对2万个液态金属铜(Cu)原子在两个不同冷速凝固过程中其微观团簇结构的形成特性以及晶体的成核生长进行模拟。运用双体分布函数、Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法、原子团类型指数法(CTIM-2)和可视化分析等方法，对凝固过程中微观结构转变和原子团簇的微观结构演变特性进行分析。结果表明：冷却速率为4.0×1012 K/s和2.0×1012 K/s时，系统形成以1421、1422键型或由这两种键型构成的面心立方(FCC)(12000120)和六角密集(HCP)基本原子团(1200066)为主体的晶体结构；尤其是由1421键型构成的面心立方(12000120)基本原子团在晶体生长和对微观结构演变的影响占主导地位。两种冷却速度下的结晶温度分别为673 K和773 K，即冷却速度越慢，结晶温度越高；系统最终形成了由FCC和HCP组成的混合晶体结构，但以FCC晶体结构为主；FCC(12000120)基本原子团在慢速低温时具有较好的遗传特性，基本原子团之间很容易连接在一起构成较大的纳米级大团簇结构。

关键词：液态金属Cu、分子动力学模拟、Q-SC多体势、微观结构演变、成核、生长

分类号：TG111.4;O561(金属学与热处理)

资助基金：广东省自然科学基金资助项目S2013010012049

在线出版日期：2015-11-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：2863-2870