通过分子动力学模拟理解铝凝固中的均匀成核
材料科学
2019-05-02 v3
摘要
利用第二近邻修正嵌入原子法（MEAM）势函数，通过百万原子分子动力学（MD）模拟研究了铝（Al）熔体的均匀成核。在无压力、自由表面效应和杂质影响的情况下，产生了Al熔体的自然自发均匀成核。最初在不同恒定温度下研究了过冷熔体的等温晶体成核，随后以不同冷却速率淬火过热Al熔体。确定了晶核的晶体结构、临界晶核尺寸、均匀成核临界温度、诱导时间和成核速率。淬火模拟清晰地揭示了三个温度区间：亚临界成核、超临界成核和固态晶粒生长区间。主要晶相被确定为面心立方（fcc），但也检测到了六方密堆积（hcp）和非晶固相。hcp相的形成归因于Al熔体凝固过程中堆积错的形成。通过降低冷却速率，hcp相和非晶相的体积分数减小。模拟盒完全凝固后，模拟了晶粒生长，并确定了不同退火温度下的晶粒生长指数。
引用
@article{arxiv.1706.07307,
title = {Understanding Homogeneous Nucleation in Solidification of Aluminum by Molecular Dynamics Simulations},
author = {Avik Mahata and Mohsen Asle Zaeem and Michael I. Baskes},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.07307},
year = {2019}
}
备注
41 pages