Ti75Al25合金微观结构演变的分子动力学模拟.pdf

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1、第29卷第4期原子与分子物理学报Vo1．29No．42012年8月JOURNALOFATOMICANDMOLECULARPHYSICSAug．2O12doi：103969／j．issn．1000—0364．2012．04．030Ti75Al25合金微观结构演变的分子动力学模拟夏继宏，程正富，曹银菊，肖绪洋(重庆文理学院电子电气学院，永川402160)摘要：本文利用分子动力学模拟方法，研究了液态Ti5A12合金在不同冷却条件下形成晶体及非晶的过程(Ql：1．0×10”Ks_。，Q2：1．0×10“Ks_1)．利用平均

2、原子体积、双体分布函数、键角分布函数、键对分析和Voronoi多面体方法研究了微观局域结构随温度的变化关系．研究发现：在Q1冷却过程中，液态TiAI2s合金在1000K发生玻璃化转变，形成非晶结构；而在Q2冷却过程中，液态TiAl合金发生结晶，并最终形成hcp晶体结构．关键词：分子动力学模拟；Ti5Al。。；结构演变中图分类号：0469文献标识码：A文章编号：1000—0364(2012)04—0739—07Moleculardynamicssimulationofmicrostructureevolutionin

3、Ti75AIz5alloysXIAJi—Hong，CHENGZheng—Fu，CAOYin—Ju，XIAOXu—Yang(DepartmentofPhysics，ChongqingUniversityofArtsandSciences，Yongchuan402160，China)Abstract：ThestructuraltransitionsofTi75A125duringtwodifferentquenchingprocesses(Q1：1．0×10。Ks_。，QZ：1．0×10Ks一)werestudiedb

4、yusingmoleculardynamicssimulations．Thisworkgivesthestructuralproperties，includingtheaverageatomicvolume，pair—correlati0nfunction，bond—angledistri-butionfunction，Honeycutt-Andersen(HA)andVoronoiindices，andtemperaturedependence．Ourre—suhsindicatedthattheliquidwa

5、sfrozenintoglassstateatthetemperatureabout1000KunderthequenchingconditionQ1．WhiletheliquidTi75A125transformedtohcpphaseatthetemperatureunderthequenchingconditionQ2．Keywords：moleculardynamicssimulations，Ti75A125，structuraItransition的特点以及随微观结构温度演变规律，对于理解合1引目金的玻璃

6、形成本质和形成机制，以及更好的控制相钛铝合金是新型的高耐热轻质合金，在空间和关工艺就变得十分重要．然而用实验方法来研究液自动化工程上具有很大的实用价值，因此在技术和态和非晶态的微观结构存在很大的困难，并且通过理论上引起人们广泛的兴趣[1]．为了提高合金的实验研究得到的有关结构的信息，只是一些统计平性能，人们分别从热力学判据、动力学参数、原子结均的结果，有关局域有序结构及其原子运动规律，构等方面展开了广泛研究．通过实验，发现金属材需要借助合理的理论模型．通过计算机模拟却可以料的宏观性质主要由其微观结构决定，而微观性质

7、弥补这个不足，并且采用分子动力学方法分析液态又主要是由其凝固前熔体态母体的结构本身决定金属和金属玻璃的微观结构取得了许多重要的研的，因此研究钛铝合金原子结构在液态以及非晶态究进展[5]．但是对于TiAl。合金在冷却过程中收稿日期：2012—02一10基金项目：重庆文理学院引进人才专项(Z201IRCYJ05)；重庆市教委自然科学基金(KJ121218)作者简介：夏继宏(1979一)，男，山东省l临沂市郯城人，博士，讲师，主要研究领域为液态物理和材料物理．E-mail：jhxiahf@163．com740原子与分子物

8、理学报第29卷微观结构变化规律研究的比较少．因此，有必要从表明冷却过程中，TiAl合金结构发生了重大变微观原子结构变化的角度研究冷却过程中变化特化，即由无序的液态结构形成有序的晶态结构．点，希望能够得到更加详细的微观结构的变化信息，为提高材料的性能提供理论上的依据．本文利用经典分子动力学方法，研究液态TiAl合金在不同冷却条件下形成晶体及非晶的过舍程．采用各