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液态和非晶态Al_（94-x）Ni_6La_x合金结构的从头计算分子动力学模拟

作　者: 苏俊亮
导　师: 陈凌孚
学　校: 南京师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 从头算分子动力学液态Al94-xNi6Lax合金非晶态Al94-xNi6Lax合金淬冷
分类号: O561
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

非晶态合金Al94-aNi6Lax具有近似无规密堆积结构,以及无方向的金属键合作用,是研究非晶态材料的理想模型材料。其高强度、高柔韧性等物理性能极其优良,在工业上有广阔的应用前景。如何控制合金Al94-xNi6Lax中各成分的含量才能较容易的形成人类所需要的非晶态合金,一直是研究者的工作目标。对合金在不同成分下的物理结构进行研究,对其进行大规模的生产具有重大的指导意义。鉴于合金降温后的行为与其热历史有着重大关系,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法和超胞模型对液态和非晶态合金(x=3-9)的结构都进行了分子动力学模拟。从模拟结果我们得到了合金的对关联函数、配位数、均方位移等信息,并对合金的总体对关联函数,总体配位数,以及各个局域对关联函数和各个局域配位数一一进行了分析,与已知的实验结果都具有一定的可比性。模拟结果表明,在高温下整个合金体系都呈现出完全的长程无序性结构,这并不让人感到意外。在淬冷条件下得到的体系并没有结晶,而是呈现出非晶态特性,且非晶态结构与液态合金的结构类似,只是短程有序性有所增强而已,我们可以用液态结构近似描述非晶态性质。对高温下体系均方位移的分析发现,随着La原子的增多,整个体系的扩散系数变小,流动性变差。这不难理解为是由于La原子的半径大,质量大所致,La原子的增多阻碍了体系中其他原子的扩散,导致体系的扩散系数减小。淬冷的过程中,体系来不及达到与其温度所对应的稳态,形成了处于亚稳态的非晶态结构,亦是由于La原子的加入所致。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
第一章绪论  6-13
  1.1 研究背景  6-9
  1.2 研究现状  9-12
  1.3 本文的研究目的和内容  12-13
第二章理论基础和计算方法  13-36
  2.1 密度泛函理论  13-17
    2.1.1 Hohenberg-Kohn定理  13-14
    2.1.2 Kohn-Sham方程  14-15
    2.1.3 交换关联能  15-17
  2.2 投影缀加波(PAW)方法  17-25
    2.2.1 PAW引入  17-21
    2.2.2 PAW方法中的能量表示  21-23
    2.2.3 PAW方法下的Hamilton算符  23-24
    2.2.4 PAW方法下的力表示  24-25
  2.3 分子动力学  25-31
    2.3.1 经典分子动力学  26-29
    2.3.2 第一性原理分子动力学方法  29-31
  2.4 超元胞模型及平而波基组  31-33
  2.5 VASP软件包简介  33-34
  2.6 本文的计算方法  34-36
第三章液态Al_(94-x)Ni_6La_x的结构研究  36-43
第四章非晶态Al_(94-x)Ni_6La_x的结构研究  43-48
第五章总结与展望  48-49
参考文献  49-52
致谢  52

液态和非晶态Al_（94-x）Ni_6La_x合金结构的从头计算分子动力学模拟

内容摘要

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