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外势场对合金作用的离散法和连续法计算机模拟

作　者: 唐丽英
导　师: 陈铮
学　校: 西北工业大学
专　业: 材料学
关键词: 离散格点动力学模型连续非经典形核理论原子图像序参数临界晶核界面厚度
分类号: TG111
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本文在国内首先编制了基于连续非经典形核理论的计算机模拟程序，可获得序参数、有序相半径、界面厚度、临界形核功等相关信息，并开展了与基于离散格点动力学模型的计算机模拟方法的比对研究。以Al-Li合金为客体，在国内外首先研究了原子间相互作用势对亚稳区合金和过渡区合金沉淀机制的影响，两种方法的主要研究结果吻合。研究发现，随原子间相互作用势的增大，亚稳区合金和过渡区合金的δ′有序相的形核功减小，形核率增大。由离散格点模型得出：随原子间相互作用势的增大，有序相的尺寸和体积分数增大，其周围的无序基体浓度的下降加快，原子簇聚和有序化加快，化学计量比有序相长大加速。首次发现，原子间相互作用势的增大使亚稳区合金的相变机制向高浓度方向偏移，其中W₁单独作用影响程度最小，W₁、W₂协同作用影响程度最大。在沉淀的早期阶段，亚稳区合金的相界厚度基本不变，约为0.7nm；随时间的延长，过渡区合金的相界厚度由0.8nm左右逐渐减小到0.6nm左右，且减薄速度逐步变慢。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
前言  5-6
目录  6-9
第1章文献综述  9-24
  1.1 引言  9
  1.2 材料设计中的计算机模拟  9-11
  1.3 形核过程研究的进展  11-19
    1.3.1 经典形核长大理论  11-13
    1.3.2 经典形核理论的修正  13-19
      1.3.2.1 非均匀连续介质模型  13-15
      1.3.2.2 非均匀介质的离散格点模型  15-19
  1.4 成核过程的计算机模拟的方法及现状  19-21
  1.5 Al_3Li相沉淀机制的研究现状  21-22
  1.6 本文的研究内容及构架体系  22-24
第2章理论模型及模拟方法  24-36
  2.1 引言  24
  2.2 离散格点动力学模型  24-30
    2.2.1 基本假设  24-25
    2.2.2 动力学模型的建立  25-30
      2.2.2.1 微扩散方程和微观朗之万(Langevin)方程  25-26
      2.2.2.2 傅立叶空间中的微观朗之万方程  26
      2.2.2.3 应用于fcc晶格及方程的简化  26-28
      2.2.2.4 热起伏的产生  28-29
      2.2.2.5 模型的特点和优点  29-30
  2.3 连续非经典形核理论  30-33
    2.3.1 基本假设  30
    2.3.2 匀相形核非经典形核理论  30-31
    2.3.3 异相形核连续非经典形核理论  31-32
    2.3.4 应用于Al-Li合金  32-33
    2.3.5 模型的优点  33
  2.4 编程环境  33
  2.5 合金相图及浓度的选择  33-36
第3章亚稳区合金δ′相沉淀机制的研究  36-61
  3.1 亚稳区Al-8.5at.％Li合金沉淀机制的研究--离散格点动力学模型  36-53
    3.1.1 基态时Al-8.5at.％Li合金δ′相的原子图像演化  36-41
    3.1.2 近邻原子间相互作用势对Al-8.5at.％Li合金δ′相的沉淀过程的影响  41-46
    3.1.3 次近邻原子间相互作用势对Al-8.5at.％Li合金δ′相的沉淀过程的影响  46-51
    3.1.4 近邻、次近邻原子间相互作用势协同作用对Al-8.5at.％Li合金δ′相的沉淀过程的影响  51-53
  3.2 临界晶核特征-连续非经典形核理论  53-59
    3.2.1 Al-8.5at％Li合金基态时临界晶核的特征  53-54
    3.2.2 近邻原子间相互作用势对Al-8.5at.％Li合金临界晶核的影响  54-59
    3.2.3 次近邻原子间相互作用势对Al-8.5at.％Li合金临界晶核的影响  59
    3.2.4 近邻、次近邻原子间相互作用势协同作用对Al-8.5at.％Li合金临界晶核的影响  59
  3.3 本章小结  59-61
第4章过渡区合金δ′相沉淀机制的研究  61-83
  4.1 过渡区Al-11.2at.％Li合金沉淀机制的研究-离散格点动力学模型  61-76
    4.1.1 基态时Al-11.2at.％Li合金δ′相的原子演化图像  61-64
    4.1.2 近邻原子间相互作用势对Al-11.2at.％Li合金δ′相的沉淀过程的影响  64-68
    4.1.3 次近邻原子间相互作用势对Al-11.2at.％Li合金δ′相的沉淀过程的影响  68-72
    4.1.4 近邻、次近邻原子间相互作用势协同作用对Al-11.2at.％Li合金δ′相的沉淀过程的影响  72-76
  4.2 临界晶核特征-连续非经典形核理论  76-81
    4.2.1 Al-11.2at％Li合金基态时临界晶核的特征  76
    4.2.2 近邻原子间相互作用势对Al-11.2at.％Li合金临界晶核的影响  76-78
    4.2.3 次近邻原子间相互作用势对Al-11.2at.％Li合金临界晶核的影响  78-81
    4.2.4 近邻、次近邻原子间相互作用势协同作用对Al-11.2at.％Li合金临界晶核的影响  81
  4.3 本章小结  81-83
第5章离散、连续模型适用范围的比较  83-90
  5.1 Al-8.5at.％Li合金δ′相的临界晶核  83-85
  5.2 Al-11.2at.％Li合金δ′相的临界晶核  85-87
  5.3 离散、连续模型适用范围的讨论  87-88
  5.4 本章小结  88-90
结论  90-91
参考文献  91-95
攻读硕士学位期间发表的论文及奖励  95-96
致谢  96-97

外势场对合金作用的离散法和连续法计算机模拟

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