Al-Cu和Al-Ni二元合金系的液態(tài)結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、本文采用從頭算分子動(dòng)力學(xué)(AIMD)的方法計(jì)算和分析了Al-Cu二元合金系的液態(tài)結(jié)構(gòu)，并與Al-Ni二元合金系的液態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。另外本文重點(diǎn)分析了Al-Cu和Al-Ni二元合金稀熔體的液態(tài)結(jié)構(gòu)，探討中程序結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。
　　對(duì)Al-Cu二元合金系的研究發(fā)現(xiàn)，Al-Cu液態(tài)合金中，異類原子之間的相互作用較強(qiáng)，Al-Cu化學(xué)短程序占主導(dǎo)地位。合金在Al50Cu50成分點(diǎn)，Al-Cu化學(xué)短程序最強(qiáng)，與原子的偏配位數(shù)分析結(jié)果相一致。Vor

2、onoi多面體分析表明，Al-Cu合金系中以Al原子和Cu原子為中心的多面體多為類二十面體。Al-Cu合金系中Al原子周圍以配位數(shù)為12和13的多面體占主導(dǎo)地位，而Cu原子周圍在Cu含量比較低時(shí)，配位數(shù)為10和11的多面體占主導(dǎo)地位，隨著Cu含量的增加，配位數(shù)為11和12的多面體占主導(dǎo)地位。
　　對(duì)比Al-Cu和Al-Ni二元合金系的液態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，Al-Ni異類原子之間的相互作用要強(qiáng)于Al-Cu異類原子之間的相互作用，這與熱力學(xué)混

3、合焓數(shù)據(jù)相一致。在Al-Cu合金系中Cu成分在10％左右表現(xiàn)為Cu-Cu原子二次配位占主導(dǎo)地位，而在Al-Ni合金系中Ni成分在30％左右才表現(xiàn)為Ni-Ni原子之間二次配位占主導(dǎo)地位。Al-Ni在Al75Ni25成分處化學(xué)短程序強(qiáng)度最大而Al-Cu則在Al50Cu50成分處化學(xué)短程序強(qiáng)度最大。對(duì)合金系中原子偏配位數(shù)的分析表明，同樣成分的Al-Ni和Al-Cu合金，NNiAl和NAlNi的數(shù)值都分別大于NCuAl和NAlCu，Ni原子相比

4、于Cu原子更趨向于和Al原子配位。Voronoi多面體的分析表明在Al-Ni合金系中Al原子周圍配位數(shù)為11和12的多面體占主導(dǎo)地位，而Al-Cu合金系中的Al原子周圍配位數(shù)為12和13的多面體占主導(dǎo)地位。
　　對(duì)Al-Cu和Al-Ni稀熔體合金的液態(tài)結(jié)構(gòu)分析表明Cu-Cu和Ni-Ni都是二次配位占主導(dǎo)地位，同樣成分Ni-Ni二次配位占主導(dǎo)地位更明顯。合金成分由5％提高到8％，Cu-Cu和Ni-Ni一次配位減少，二次配位增加。Al

5、-Cu和Al-Ni合金稀熔體中異類原子之間的化學(xué)短程序強(qiáng)弱:Al92Ni8＞Al95Ni5＞Al92Cu8＞Al95Cu5。Voronoi多面體的分析表明Al-Ni和Al-Cu合金中Ni和Cu原子周圍的類<0360>多面體差別最大，Al92Ni8和Al95Ni5合金中Ni為中心的類<0360>多面體含量分別是21.5％和28％，而Al92Cu8和Al95Cu5合金中Cu為中心的類<0360>多面體含量則為14.5％和12.3％。

6、　　我們對(duì)比分析了Al92Cu8、Al95Cu5、Al92Ni8和Al95Ni5稀熔體合金的總結(jié)構(gòu)因子曲線，其預(yù)峰的位置在1.5(A)-1附近。偏結(jié)構(gòu)因子曲線上預(yù)峰的位置在1.8(A)-1-2(A)-1，對(duì)應(yīng)的中程序結(jié)構(gòu)的尺寸在3.90(A)-4.50(A)偏結(jié)構(gòu)因子曲線上預(yù)峰高度Al95Cu5＞Al92Cu8、 Al95Ni5＞Al92Ni8，這是因?yàn)?％成分的合金中Cu-Cu和Ni-Ni幾乎都是二次配位，中程序結(jié)構(gòu)更加明顯。我們認(rèn)為