Cu-Zr非晶合金中的二十面体研究

摘要

本文采用分子动力学模拟的方法，研究了Cu-Zr非晶合金的微观结构与玻璃形成能力的关系，Cu-Zr非晶合金是二元合金系中有良好玻璃形成能力的合金，它有着较宽的玻璃形成组份区间。
　　本文研究了Cu-Zr非晶合金中的二十面体结构，分析加入Zr元素后对体系中二十面体的影响。发现加入Zr元素后，体系中的二十面体数量迅速增加，这说明Zr元素有强烈促进二十面体形成的作用，研究发现它不仅能促进形成以Zr原子为中心的二十面体，还能促进形成稳定的以Cu原子为中心的二十面体。Zr原子的扩散能力比Cu原子慢，所以加入Zr以后能减慢体系原子运动的动力学，这进一步提高了Cu-Zr非晶合金的玻璃形成能力，其减慢动力学的原因是Zr原子的钉扎作用。
　　虽然人们已经发表了许多关于非晶合金中二十面体结构的文章,但是本文认为研究其五重对称性更具有普遍意义，因为只在某些非晶合金中才有数量很大的二十面体。在Cu-Zr非晶合金中的某些组份,如Zr含量非常多的组份,它的二十面体数量也不是很多。所以，我们认为金属玻璃中的五重对称性可能是一个更普遍的概念。研究发现五重对称性和非晶合金的玻璃形成能力是密切相关的，随着温度的降低,在Cu-Zr非晶合金中玻璃形成能力好的组份与玻璃形成能力差的组份中的五重对称性原子团簇的演变是不一样的，在Cu-Zr非晶合金中玻璃形成能力好的组份，它的五重对称性原子在降温过程中相互连接并最终形成网络结构，而玻璃形成能力差的组份，它的五重对称性原子在降温过程中没有连接成网络结构。

目录

封面

目录

中文摘要

英文摘要

第1章 绪论

1.1 选题的意义

1.2 非晶合金的发展

1.3 非晶合金结构的研究现状

1.4 本论文的研究目的及主要内容

第2章 分子动力学模拟方法

2.1 分子动力学模拟方法基本原理

2.2 分子动力学的运动方程

2.3 运动方程的数值积分

2.4 EAM势能函数

2.5 分子动力学模拟的系综

2.6 均方位移

第3章 Cu-Zr非晶合金中的二十面体

3.1 引言

3.2 模拟方法

3.3 模拟结果与分析

3.4 本章小结

第4章 Cu-Zr非晶合金中五重对称性的研究

4.1 引言

4.2 模拟方法

4.3 模拟结果与分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

声明

致谢