金属Cu低指数表面熔化行为的分子动力学模拟

摘要

采用Mishin镶嵌原子势,通过分子动力学方法模拟了金属Cu的低指数表面在不同温度的表面熔化行为,分析了熔化过程中系统结构组态的变化以及固-液界面迁移情况.金属Cu的(100)和(110)表面在低于熔点发生预熔化,而(111)表面存在明显的过热现象.准液体层的厚度随温度升高而增加,热稳定性与表面的密排顺序一致,按(111)、(100)、(110)顺序增大.当温度高于热力学熔点时,固液界面的移动速度与温度成正比,外推得到热力学熔点约为1360～1380 K,与实验结果1358 K吻合良好.动力学系数定义为界面移动速度与过热程度的比值,表现为明显的各向异性:k100=39 cm·s-1·K-1,k110=29cm·s-1·K-1,k113=20 cm·s-1·K-1.k100与k110之间的比例符合collision1imited理论,(111)密排面有与其它低指数表面不同的熔化方式.