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NiTi 非晶合金的径向分布函数的及结构分析 1 2 2 展西国 ，姜训勇 ，张建 1 天津理工大学材料物理研究所，天津（300191 ） 2 天津理工大学材料材料科学与工程学院，天津（300191 ） E-mail ：chaojiguo@126.com 摘 要：RAD 程序是利用非晶材料的X 射线衍射数据计算其径向分布函数的集成程序。本 文介绍了该程序的结构和应用，采用该程序计算了高能球磨不同时间的NiTi 合金的径向分 布函数，并对该合金进行了结构分析。计算结果与XRD 测试结果吻合。 关键词：RAD 程序，径向分布函数，非晶 中图分类号：O0434 1. 引言 非晶态材料作为一种具有独特结构和性能的材料，从二十世纪二十年代以来得到的广泛 的研究。到60 年代初非晶态合金由于它具有优异的电子学、磁学、力学和化学性能，被认 为是具有广泛应用前景的新材料。非晶中的原子结构、电子结构对于控制和决定非晶态固体 的性质都具有重要作用[1] [2,7] ，其原子结构具有长程无序、短程有序 的特点。了解材料中原子 的排布情况对于深入了解非晶材料的本质[6，7]是很重要的。 对于非晶结构中原子的分布可采用径向分布函数RDF(Radial Distribution Function)来 描述，它是一种统计意义上的函数，通常用函数RDF ＝4πr2ρ （r ）表示，在多原子组成的系 统中，任取一个原子为球心，求半径为r 到r+dr 的球壳内的平均原子数，再将分别以系统中 每个原子取作球心时所得的结果进行平均。与其密切联系的还有两个函数：约化径向分布函 数G(r)= 4πr2 [ρ （r ）-ρ]和双体分布函数g(r)= ρ （r ）/ρ （ρ ：平均原子密度）。由他们导出的 0 0 “最近邻原子平均距离r” 、“原子平均位移σ”、“邻近原子配位数n” 、“有序畴尺寸r ”这四个 s 短程序参数[8]描述出非晶合金结构的变化。 非晶态结构的测定，主要采用衍射分析技术来进行,这类方法有X 射线或中子衍射法， 扩展X 射线吸收谱法，电子显微技术等。在这些方法中，X 射线衍射法由于设备通用性强， 操作简便而比较常用。对于采用X 射线衍射仪测量的数据计算材料的RDF，需要经过吸收 校正，归一化处理扣除不相干散射，傅立叶变换[3]这一系列处理程序，这些可以采用编制计 算机程序来解决。但是，有关X 射线法解算RDF 的程序多是研究者自己编制，对于不是从 事 X 射线研究工作的人员来说具有一定难度。因此需要一个计算非晶材料径向分布函数的 通用程序，RAD 程序[910]就解决了这一问题，它是利用X 射线衍射数据解算径向分布函数的 集成程序，操作简单，通用性强。此程序由保加利亚的V.Petkov 编写，可从因特网上下载[11] 。 本文将以NiTi 非晶合金为研究对象，详述径向分布函数在非晶研究中的应用。使用机 械球磨法制备非晶合金后，采用D/max2200pc 型X 射线衍射仪对合金进行结构分析，得到 强度值。通过公式导出强度与分布函数的关系，搜集数据，将处理好的计算数据输入到RAD 程序，进行相应的程序调制，计算径向分布函数,分析合金试样结构的变化。 2. 程序的结构 RAD 在 DOS 3.0x/ 以上和WINDOWS 95/98/NT 环境下运行。RAD 由四个部分组成， 分别是SETUPPD，DATRED ，NORM ，CALCRD 四个部分，分别对应衍射条件建立，衍射 数据校正，衍射数据归一化，径向分布函数的计算。四个部分各成一体，互有联系，计算者 -0-