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连续升温过程中γ-Fe→δ-Fe→液态Fe相变的分子动力学模拟
  • ISSN号:0412-1961
  • 期刊名称:《金属学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG151.1[金属学及工艺—热处理;金属学及工艺—金属学] TG113.11[金属学及工艺—物理冶金;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]上海大学上海市现代冶金及材料制备重点实验室,上海200072
  • 相关基金:国家自然科学基金项目50504010和50974083; 国家自然科学基金委员会-上海宝钢集团公司联合基金项目50774112; 上海市青年科技启明星计划项目07QA14021; 长江学者和创新团队发展计划项目IRT0739; 上海市教育委员会科研创新项目09YZ24资助
中文摘要:

采用所构建的长程F-S势函数,对连续升温过程中γ-Fe→δ-Fe→液态Fe的相变过程进行了分子动力学(MD)模拟。结果表明,计算得到的γ-Fe,δ-Fe以及液态Fe的微观结构(径向分布函数、配位数)和宏观物性(密度)都能与实验结果吻合很好,但相变温度点与实验值的偏差较大,推测是由过快升温速度造成的过热度过高所致,从微观结构、瞬态能量及密度的分析出发,讨论了固态相变(γ-Fe→δ-Fe)和固-液相变(δ-Fe→液态Fe)的具体过程,其中,固态相变主要形成于晶格扭曲和滑移,而固-液相变即熔化过程起始于固体岛颗粒的边缘,并逐渐向其中心扩散,在相变演化过程中,通过瞬态能量和密度的起伏观察到明显的孕育过程。

英文摘要:

Understanding high-temperature phase transformations of pure Fe is fundamental for quality control and product design of steels.Various theoretical methods have been used to determine dynamically the mechanism of phase transformations in pure Fe includingγ-Fe toδ-Fe andδ-Fe to liquid-Fe.Among these methods,molecular dynamics(MD) simulation has become a prospective method,in which atomic interactions play a key role in phase transformations.However,most attention was focused on the MD simulation of temperature-drop phase transformations rather than temperature-rise phase transformations before.In the present study the isothermal-isobaric MD simulation at a wide temperature range ofγ-Fe→δ-Fe→liquid-Fe transformations in pure Fe was carried out by giving a set of long-range Finnis-Sinclair potential parameters.The results show that a better agreement between simulation and experimental results for the microstructures(including radial distribution functions and coordination numbers) and densities of transformed phases validate that the set of potential parameters for the MD simulation are reasonable.The larger difference between the calculated and experimental transformation temperatures is attributed to the effect of superheat degree induced by ultrafast heating speed in the MD simulation.Evolvement of microstructures exhibits lattice-distorting and sliding induced byγ-Fe toδ-Fe phase transformation and melting ofδ-Fe islands fromδ-Fe to liquid Fe.Finally,in the MD simulation stronger and stronger fluctuations of instantaneous energy and density just before transformations,especially melting,show an apparent pregnant process in phase transformations.

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期刊信息
  • 《金属学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学协术协会
  • 主办单位:中国金属学会
  • 主编:柯俊
  • 地址:沈阳文化路72号
  • 邮编:110016
  • 邮箱:shxiao@imr.ac.cn
  • 电话:024-23971286
  • 国际标准刊号:ISSN:0412-1961
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1139/TG
  • 邮发代号:2-361
  • 获奖情况:
  • 第一、二届全国优秀科技期刊评比一等奖,第一、二、三届国家期刊奖,国家期刊方阵"双高"期刊,第一、二、三届中国科学院科技期刊评比一等奖,中国科学院优秀期刊特别奖,第一、二、三、五届中国科协优秀科技期刊评比一等奖,中国科协精品期刊工程A类、B类,第一、二、三、四、五届中国百种杰出学术期刊,首届出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,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,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),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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