單晶金屬鋯相變及力學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、高性能集群是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，以解決復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算或數(shù)值計(jì)算問(wèn)題為目的，是由多臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成的一種松散耦合的計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合。隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高性能計(jì)算逐漸成為科學(xué)研究所必須的輔助工具，由于高性能集群得到了迅猛的發(fā)展，使得鋯金屬的模擬研究也提高到了一種全新的階段。本文研究?jī)?nèi)容是納米單晶金屬鋯在高溫高壓下的相變結(jié)構(gòu)，在單軸拉伸加載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，及在不同壓力下的彈性常數(shù)和熱力學(xué)參量等。
　　本文應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)模擬了不同結(jié)構(gòu)

2、的單晶鋯樣品。采用的 F--S勢(shì)是Finnis and Sinclair提出的關(guān)于過(guò)渡金屬的多體勢(shì)模型。通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬方法（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator），對(duì)三種不同結(jié)構(gòu)的單晶金屬鋯樣品進(jìn)行模擬計(jì)算。
　　本文首先研究了單晶金屬鋯的高壓結(jié)構(gòu)相變和高溫結(jié)構(gòu)相變，研究結(jié)果顯示初始 hcp結(jié)構(gòu)單晶鋯在加壓到0.2GPa時(shí)，體系結(jié)構(gòu)發(fā)生相變，由 hc

3、p結(jié)構(gòu)（α相）轉(zhuǎn)變成特殊六角結(jié)構(gòu)（ω相）。對(duì)樣品加溫，研究結(jié)果顯示在加溫到1161K時(shí)，初始 hcp結(jié)構(gòu)（α相）相變到 bcc結(jié)構(gòu)（β相），從而得到相變溫度為1161K，繼續(xù)對(duì)體系加溫到1569K時(shí)，bcc結(jié)構(gòu)的單晶樣品開(kāi)始熔化，得到熱力學(xué)熔點(diǎn)為1569K，與實(shí)驗(yàn)值基本吻合。接著研究了單晶鋯單軸拉伸加載下的力學(xué)性質(zhì)，研究了沿不同晶向和不同溫度下的屈服強(qiáng)度和能量的變化，結(jié)果顯示在不同晶向拉伸加載下，屈服強(qiáng)度不同；對(duì)樣品加溫發(fā)現(xiàn)，隨溫度的升