液态金属In凝固过程中微观结构转变的模拟研究

摘要

采用分子动力学方法对液态金属In的快速凝固过程进行计算机模拟跟踪研究.运用HA键型指数法和原子成团类型指数法分析了金属原子In的成键类型和形成的原子团簇结构.发现:与通常的液态金属(如Al)相反,随着温度的降低,二十面体及与二十面体相关的1 551键越来越少;与四方体,六角密堆积相关的1421,1422和1431键数目总和变化很小;而与菱面体相关的132l,1311,1301和1201的数目却随着温度的降低而显著增加,逐渐占据优势.最后形成一种新型的以菱面体结构为主、夹杂着立方体(fcc,bcc)、六角密集等团簇结构所组成的非晶态结构,而原来在金属Al的非晶态结构中占绝对优势的二十面体及各种类型多面体团簇结构,在此已经完全消失.这正是非晶态金属In的g(r)曲线分裂的第二峰的顺序为前低后高,而与非晶态金属Al的g(r)曲线(其分裂的第二蜂的顺序为前高后低)明显不同的微观结构上的物理根源.