局部结构对 Cu-Ti 合金熔融动力学的影响：基于 ab initio 分子动力学模拟的洞见

本文采用基于第一性原理的分子动力学模拟方法，对二元 Cu$_x$Ti$_{1-x}$ (x = 0.31, 0.50, 和 0.76) 合金进行研究，探讨局部结构与液态及超冷熔体动力学特性之间的关系。结果表明，超冷熔体呈现显著的短程序 (SRO)，主要表现为围绕 Cu 原子的五次对称 (FFS)，其与 bcc 型有序性发生竞争。这种复杂的 SRO 也体现在部分配位数中，主要表现为 Cu 周围的 Z12 配位数，对应于八面体有序性。Ti 原子周围的配位数更高，符合 Frank-Kasper 多面体结构。随着 Ti 含量的增加，围绕 Ti 的 Frank-Kasper 多面体配位数场景不断增加，导致 Ti 原子之间的距离逐渐增大。Cu$_{50}$Ti$_{50}$ 组成的合金表现出最高的 FFS 有序性和最大的 Frank-Kasper 多面体数量，这解释了该组成的熔体动力学最慢，这在实验和模拟中均得到了验证。因此，本文结果表明，二元 CuTi 合金的高超冷却度和玻璃形成能力源于局部结构的高度复杂性，而非 Cu-Ti 键的优先形成，因而 Cu-Ti 相互作用较弱。