《2024年 Zr65Cu35非晶合金結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)的分子動(dòng)力學(xué)模擬》范文

《Zr65Cu35非晶合金結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)的分子動(dòng)力學(xué)模擬》篇一一、引言非晶合金，因具有優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的耐腐蝕性和卓越的軟磁性能等，已成為現(xiàn)代材料科學(xué)研究的重要領(lǐng)域。其中，Zr65Cu35非晶合金作為一種典型的金屬玻璃體系，其結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)特性對(duì)理解非晶合金的微觀性質(zhì)及性能優(yōu)化具有重要意義。本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，對(duì)Zr65Cu35非晶合金的結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行深入探討。二、Zr65Cu35非晶合金的分子動(dòng)力學(xué)模擬方法2.1模型構(gòu)建本模擬工作基于Lennard-Jones（LJ）勢函數(shù)來描述Zr65Cu35合金體系中各原子的相互作用力。考慮到模擬系統(tǒng)應(yīng)與真實(shí)系統(tǒng)尺寸相似且兼顧計(jì)算效率，選取了一定數(shù)量（約一萬）的Zr和Cu原子來構(gòu)建非晶合金模型。通過優(yōu)化原子初始分布和溫度場來生成結(jié)構(gòu)上相對(duì)均勻且具有短程有序的合金體系。2.2模擬參數(shù)采用NVE（粒子數(shù)、體積、能量守恒）或NVT（粒子數(shù)、體積、溫度保持恒定）等模擬體系，將模擬系統(tǒng)進(jìn)行長時(shí)間的動(dòng)力學(xué)演化。設(shè)定合理的溫度梯度及演化時(shí)間，使得模擬過程能反映真實(shí)的熱力學(xué)狀態(tài)。此外，還根據(jù)LJ勢函數(shù)設(shè)置原子間作用力的截?cái)嗑嚯x等參數(shù)。三、Zr65Cu35非晶合金的結(jié)構(gòu)特性3.1原子排列通過分子動(dòng)力學(xué)模擬，我們觀察到Zr65Cu35非晶合金在空間中具有短程有序的原子排列特征。通過計(jì)算配位數(shù)、徑向分布函數(shù)等，我們揭示了原子排列中Zr和Cu原子的分布規(guī)律及它們之間的相互作用。3.2結(jié)構(gòu)因子通過對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，我們得到了Zr65Cu35非晶合金的結(jié)構(gòu)因子曲線。該曲線揭示了合金中原子間相互作用和結(jié)構(gòu)的本質(zhì)特征，有助于理解其力學(xué)性能和物理性質(zhì)。四、Zr65Cu35非晶合金的動(dòng)力學(xué)特性4.1擴(kuò)散行為通過分析模擬數(shù)據(jù)中的均方位移曲線，我們得到了Zr65Cu35非晶合金中不同種類原子的擴(kuò)散系數(shù)，探討了不同原子在合金中的擴(kuò)散行為及擴(kuò)散速度。結(jié)果表明，在相同溫度下，銅原子的擴(kuò)散速度比鋯原子更快。4.2應(yīng)力松弛與塑性形變我們進(jìn)一步觀察了非晶合金在熱處理過程中的應(yīng)力松弛行為和塑性形變過程。通過分析應(yīng)力-時(shí)間曲線和原子運(yùn)動(dòng)軌跡，我們發(fā)現(xiàn)非晶合金在受到外力作用時(shí)，其內(nèi)部原子會(huì)進(jìn)行重新排列以適應(yīng)外力作用，從而產(chǎn)生塑性形變。此外，我們還觀察到應(yīng)力松弛過程中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)重排現(xiàn)象，揭示了非晶合金的粘性流動(dòng)特性。五、結(jié)論通過分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，我們深入研究了Zr65Cu35非晶合金的結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)行為。研究結(jié)果表明，該合金具有短程有序的原子排列結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；在應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)重排并表現(xiàn)出明顯的粘性流動(dòng)特性；同時(shí)揭示了不同類型原子在擴(kuò)散過程中的速度差異以及應(yīng)力和時(shí)間之間的相關(guān)關(guān)系。這些結(jié)果為理解Zr65Cu35非晶合金的物理