液態(tài)金屬鎳的熱歷史對凝固微結構演變影響的模擬研究.pdf

1、本文采用分子動力學方法，模擬研究了液態(tài)金屬Ni在快速凝固過程中熔體初始溫度和初始等溫步數熱歷史條件對微觀結構演變的影響。并結合雙體分布函數g(r)曲線、體系原子平均能量、鍵型指數法、原子團類型指數法(CTIM)和微觀結構可視化分析方法，對快速凝固過程中微觀結構的演變進行了更為詳細和深入的研究。
　　 通過熔體初始溫度對液態(tài)金屬Ni凝固過程中微觀結構演變影響的模擬研究，發(fā)現初始溫度對體系的凝固微結構演變有重要影響。結果表明，對由1

2、0000個Ni原子組成的體系，分別從六個不同的初始溫度(2073K，2023K，1973K，1923K，1873K和1823K)以1×1012K/s的冷速快速冷卻到273K時，體系均形成以FCC為主、HCP共存的晶態(tài)結構，但各體系中FCC與HCP原子團的數目隨初始溫度的變化呈現顯著差異;末態(tài)時體系平均原子能量隨初始溫度的降低而升高，1421鍵型相對數和FCC原子團數目隨初始溫度的降低而逐漸減小，1422鍵型相對數和HCP原子團數目隨初始

3、溫度的降低逐漸增大。即初始溫度越高，體系末態(tài)能量越低，越趨向于形成完美的FCC晶體結構;通過可視化分析發(fā)現在初始溫度較高的體系中，同種團簇結構的原子出現明顯的分層聚集現象，隨著初始溫度的下降，這種分層現象將被逐漸彌散開去。對由10000個Ni原子組成的體系，在相同的初始溫度1973K時，分別運行不同的時間步數(50000步，100000步，150000步，200000步，500000步和1000000步)來表達不同的初始熱歷史條件，再以

4、1×1012K/s的冷速快速冷卻到273K，可得到六組不同初始等溫步數下體系凝固過程的結構演變數據。對結構數據的分析發(fā)現:隨著等溫步數的增大，末態(tài)時晶體結構的主體出現了由FCC→HCP→ FCC的轉變，即等溫步數為50000步，100000步，150000步和200000步體系的結構均為FCC為主，HCP共存的晶態(tài)結構;等溫步數為500000步體系的末態(tài)結構則變?yōu)镠CP為主，FCC共存的晶態(tài)結構;當初始等溫步數繼續(xù)增加到1000000步