势参数拟合及铁在液锌中腐蚀的分子动力学模拟

摘要

液锌对热镀锌设备的腐蚀造成锌大量损失、部件早期失效和经常停产维修,产生的经济损失是极大的。如果能解决这个问题,不仅能减少生产成本及对特殊合金材料的依赖,而且可以减少设备维护次数及由于停产造成的带钢废品和锌耗,从而提高热镀锌生产率,达到减少成本,提高经济效益的目的。
　　本文拟合了Fe-Fe、Fe-Zn、Zn-Zn原子间相互作用势函数参数。Fe-Fe原子、Zn-Zn原子间相互作用力参数采用GULP软件拟合。Fe-Zn原子间相互作用力参数由第一原理计算不同浓度Fe-Zn合金在平衡晶格常数的的Fe-Zn原子结合能得到。通过计算材料的可测物性参数对势参数进行有效性验证,结果表明计算值与实验有很好的符合度。
　　分子动力学模拟结果表明,扩散初始阶段Zn原子首先扩散至铁基体当中形成Zn在Fe基表面的固溶体；随着锌原子的不断溶解扩散,Fe-Zn发生反应生成化合物Γ相；随着互扩散和Fe-Zn反应的进一步进行,在靠近锌液的一侧生成了新的相δ相；经过不断的扩散,靠近锌液的化合物相层由固态转化为液态。

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第一章 绪论

§1.1 熔锌中的材料腐蚀机制

§1.2 计算机模拟方法在材料科学中的应用

§1.3 势函数与第一性原理理论方法

§1.4 课题的研究目的及内容

第二章 分子动力学方法

§2.1 分子动力学方法的原理

§2.2 势函数拟合平台

第三章Finnis-Sinclair和Morse 势参数拟合

§3.1GULP拟合优化势函数参数

§3.4 Morse势函数参数拟合

§3.5 本章小结

第四章 Lennard-Jones势函数参数第一原理拟合

§4.1自由原子能量计算

§4.2 Fe-Zn相结合能的计算

§4.3 Lennard-Jones势参数验证

§4.4 本章小结

第五章 铁/锌界面腐蚀的分子动力学模拟

§5.1 MD模型以及模拟的过程

§5.2 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科学研究

附录