Al+凝固特性随冷却速率变化规律的分子动力学模拟.pdf

第35卷第4期西安工业大学学报V01．35NO．4

2015年4月JournalofXi’anTechnol0gica1UniversityApr．2015

DOI：10．16185／j．jxatu．edu．cn．2015．04．010

A1凝固特性随冷却速率变化规律的分子动力学模拟

坚增运，相敏，朱满，许军锋，常芳娥

(西安工业大学材料与化工学院，西安710021)

摘要：对Al熔体在不同冷却速率下的凝固行为及其组织进行了分子动力学模拟．研究结

果发现金属的凝固特性受冷却速率影响．当冷却速率小于1．0×10-K·S时，金属Al凝固

时的形核过冷度随着冷速的不断增加而增大，凝固后形成由面心立方结构和密排六方结构镶

嵌而成的晶体组织；当冷却速率大于1．0×10·。K·S时，Al凝固后形成非晶态组织；冷却速

率介于二者之间时，Al凝固后形成晶态和非晶态的混合组织．随着冷速的增大，最大晶态团簇

中FCC结构原子的数目逐渐减少，HCP结构团原子的数目先增加后减小．

关键词：分子动力学方法；团簇；冷速；均质形核过冷度

中图号：O469文献标志码：A文章编号：1673—9965(2015)04—0311一O6

MolecularDynamicSimulationoftheDependenceofSolidification

BehaviourofAluminumontheCoolingRate

JIANZeng—yun，XIANGMin，ZHUMan，XUJun—feng，CHANGFang—e

(SchoolofMaterialandChemical，Xi’anTechnologicalUniversity，Xi’an710021，China)

Abstract：Thesolidificationbehaviorofaluminummeltunderthedifferentcoolingrateissimulatedby

usingmolecular—dynamics(MD)method．Itisfoundthatthesolidificationbehaviorofaluminumdepends

onthecoolingrate．Whenthecoolingrateislessthan1．0×10。·K·S_。，theundercoolingofaluminum

meltincreaseswithincreasingthecoolingrateandthemosaiccrystallinestructureformedbyFCC

structureandHCPstructureiSobtainedafterthesolidification．WhenthecoolingrateiSgreaterthan1．

0×10·。K·S一．thesolidificationstructureistheamorphous．Whenthecoolingrateisintheregion

from1．0×10·K·S～to1．0×10·。K·S一，amixturestructureconsistingofthecrystallineandthe

amorphousisobtainedafterthesolidification．Withincreasingthecoolingrate，theatomnumberofthe

FCCstructureinthelargestcrystallineclusterdecreasesgraduallywhiletheatomnumberoftheHCP

structureinthemaximumcrystallineclusterfirstincreasesandthendecreases．

Keywords：moleculardynamicmethod；clusters；co