熔融Cu55团簇在铜块体中凝固过程的分子动力学模拟

摘要

应用基于嵌入原子势函数的分子动力学方法,模拟了嵌入在具有面心立方结构同质块体中的熔融Cu55团簇在不同急冷温度下微观结构的演变情况。通过计算熔融Cu55团簇的均方位移和原子平均能量随时间步的变化,并应用键对分析技术,分析了急冷温度对熔融Cu55团簇结构变化的影响。研究结果表明,由于受到块体结构的影响,在所研究的急冷温度范围内,熔融Cu55团簇在凝固过程中形成了以面心立方结构为主的微观结构。结晶过程是原子不断交换其位置的过程,团簇原子位置的重排敏感于温度的变化。随着急冷温度的升高,原子的扩散范围增大.在100,300和500 K三个较低的温度下有利于形成稳定的面心立方结构,但当急冷到100 K时,团簇中的原子在没有找到其最佳位置之前就已经完成晶化。在急冷到500 K时,团簇中的原子在块体中扩散充分,与块体中的原子形成理想的面心立方结构。在700,900和1100 K三个较高的温度上,局域结构表现为随时间步波动性变化。