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Ni熔体凝固过程中临界晶核和亚临界晶核的分子动力学模拟
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG111.4[金属学及工艺—物理冶金;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]西安工业大学材料与化工学院,西安710032
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51171136,51071115,50671075)和国家重点基础研究发展计划项目(批准号:No.2011CB610403)资助的课题.
中文摘要:

本文用分子动力学模拟研究了Ni熔体以不同冷速凝固后微观结构的演变规律,并通过理论计算确定出了Ni熔体凝固后获得理想非晶的临界条件.模拟结果发现冷速小于10^11K/s时,Ni熔体凝固后形成晶态组织;冷速在10^11K/s到10^14·5K/s之间时,Ni熔体凝固后形成由晶态结构与非晶态结构组成的混合组织.冷速小于10mK/s,Ni熔体凝固后形成的晶态组织具有fcc结构:冷速在10^10K/s到10^14.5K/s之间时,Ni熔体凝固后组织中的晶态由fcc和hcp结构层状镶嵌排列构成.通过分析模拟结果和计算结果,确定出了Ni熔体凝固后形成理想非晶的临界冷速为10^14.5K/s.并发现Ni熔体中临界晶核(冷速等于10^14.5K/s)和亚临界晶核(冷速大干10^14.5K/s)均由fcc和hcp组成层状偏聚结构,这表明Ni熔体中生长的晶体、临界晶核和晶胚的结构是相同的.

英文摘要:

The microstructures of nickel solidified at different cooling rates are studied by using molecular dynamics simulation and the critical condition for nickel melt to form ideal metallic glass is calculated. The simulation results show that the crystal structure is obtained after the nickel melt has been solidified at a cooling rate that is lower than 10^11 K/s; while a mixture is composed of crystal structure and amorphous structure when the cooling rate is in a region from 10^11 K/s to 10^14.5 K/s. The solidified crystal of nickel is of fcc structure when the cooling rate is lower than 10^10 K/s, while it changes into crystal structure composed of fcc and hcp when the cooling rate is between 10^10 K/s and 10^14.5 K/s. By analyzing the calculation and simulation results, it is determined that the critical cooling rate for nickel melt to form ideal metallic glass is 10^14.5 K/s. Moreover, it is found that the structures of the subcritical nuclei (the cooling rate is higher than 10^14.5 K/s), critical nuclei (the cooling rate is 10^14.5 K/s), and the growing crystal (the cooling rate is lower than 10^14.5 K/s) are the lamellar structures composed of fcc and hcp atoms, which indicates that the subcritical nuclei, critical nuclei and the growing crystal have the same structures.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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