铜、铝和镍的原子间势函数在预测弹性性能上的评估
计算物理
2016-07-12 v1 材料科学
摘要
选择合适的力场是任何原子尺度模拟的主要问题之一，为产生可靠结果需认真考虑。由于材料在微/纳米尺度力学行为的研究已变得更为广泛，有必要确定一种能准确模拟原子相互作用以满足预期应用的适当势函数。在此框架下，研究了多种基于嵌入原子法的原子间势函数在预测弹性性能方面的可靠性。评估针对不同的铜、铝和镍原子间势函数在室温下进行，这被视为最适用的情况。所考察的这三种元素的力场取自国家标准与技术研究院 (NIST) 的在线存储库，以及桑迪亚国家实验室、LAMMPS 数据库。利用分子动力学模拟，获得了 Cu、Al 和 Ni 立方单晶的三个独立弹性常数 C11、C12 和 C44。随后采用 Voigt-Reuss-Hill 近似将单晶的弹性常数转换为各向同性多晶弹性模量，包括体积模量、剪切模量和杨氏模量以及泊松比。将大规模分子动力学模拟结果与文献中已有的实验数据进行比较，以证明每种势函数对各元素的稳健性。最终，推荐了用于获取纯元素各项弹性性能的精确原子间势函数。发现弹性性能的精确性对力场的选择敏感。那些为特定化合物拟合的势函数未必能准确适用于所有现有的纯元素。
引用
@article{arxiv.1605.09237,
title = {Evaluation of Copper, Aluminum and Nickel Interatomic Potentials on Predicting the Elastic Properties},
author = {Seyed Moein Rassoulinejad-Mousavi and Yijin Mao and Yuwen Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.09237},
year = {2016}
}