内容发布更新时间 : 2024/5/9 22:48:13星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

铝、铁高压相变的分子动力学模拟

【摘要】：随着计算机的快速发展,计算机模拟技术可以获得许多实验上难以获取的材料微观结构方面的重要信息,并越来越受到大家的关注。它的发展对理论和实验的发展都可以起到推动作用。而铝和铁在日常生活和工业国防中都被广泛应用,研究它们的高压相变具有重要意义。本文采用分子动力学方法分析研究单晶铝、单晶铁在高速率等变形压加载条件下的结构相变情况,主要是讨论它们在等变形压加载下的相变规律与相变机制。我们分析了样品在加载过程压力、温度随应变的变化规律,并采用键对分析方法、径向分布函数等方法,分析晶体相变过程中微观结构的演化与新相的形成特点等。等变形压加载下单晶铝相变的模拟结果揭示了,当金属铝在加压到270Gpa左右,体积缩小至0.55V0时,其结构将由面心立方结构转变为体心立方结构,这一模拟计算的结果与第一原理计算的结果大致符合吻合的较好。在相变完成后,bcc相的晶界界面以3个界面为主,它们是(011),(101)和(-110)界面。等变形压加载下单晶铁相变的模拟结果揭示了铁在该条件下发生相变的临界压力值约为28.5GPa；样品在不同应变下压力的变化趋势相似,即弛豫初期压力都会出现突变,弛豫过程中下降到某个值后达到平衡,且平衡压力随应变的增大而增大；随着应变的增大,样品开始产生相变所需的时间越来越短；随应变的增大,hcp相的原子数减少,而fcc相的原子可以达到40%,当应变到了0.1694的时候,fcc相的质量分数超过了hcp相的质量分数,这说明了相邻原子层间发生了滑移。

本文的研究结果为从微观上深入研究铝、铁的相变特性提供了重要依据。【关键词】：分子动力学模拟方法结构相变单晶铝单晶铁 【学位授予单位】：山西大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2013 【分类号】：O521.23

【目录】：中文摘要10-11ABSTRACT11-13第一章绪论13-211.1引言13-141.2相变的分类14-151.2.1经典热力学141.2.2相变动力学14-151.2.3相变按结构变化151.3本文的研究意义15-191.3.1金属铝高压相变的研究进展15-181.3.2金属铁的高压相变研究进展18-191.4本文的内容19-21第二章分子动力学方法21-352.1分子动力学历史简介21-222.2分子动力学的基本原理22-252.2.1分子动力学的基本假设22-232.2.2分子动力学中的运动方程23-242.2.3系统中物理量的计算24-252.3分子动力学的基本方法25-302.3.1初始条件和边界条件25-262.3.1.1初始条件252.3.1.2边界条件25-262.3.2力的计算26-272.3.3牛顿运动方程的积分27-302.3.3.1Verlet算法282.3.3.2速度校

正

的

Verlet

算

法

28-292.3.3.3Beeman

算

法

292.3.3.4Gearpredictor-corrector算法29-302.4势函数302.5分子动力学程序30-312.6原子结构分析方法31-332.6.1能量比较法322.6.2径

向分布函数322.6.3最近邻数法322.6.4共同近邻法32-332.7小结33-35第三章单晶铝在等变形压加载条件下的相变规律35-423.1引言353.2计算单晶铝的高压相变并分析35-373.2.1计算单晶铝的高压相变35-363.2.2分析计算结果36-373.3单晶铝在等变形压加载下的相变规律37-413.3.1分子动力学模型的建立37-383.3.2等变形压加载过程中压强和温度随应变的变化38-393.3.3等变形压加载过程中径向分布函数随应变的变化39-403.3.4等变形压加载过程中相变特征的分析40-413.4小结41-42第四章单晶铁在等变形压加载下的相变规律42-474.1模拟计算单晶铁模型的建立424.2分析计算结果42-464.2.1分析压力的变化42-454.2.2结构分析45-464.3小结46-47第五章总结与展望47-495.1总结475.2对今后工作的展望47-49参考文献49-53攻读学位期间取得的研究成果53-54致谢54-55个人简况及联系方式55-57 本论文购买请联系页眉网站。