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连续升温、降温过程中纯Fe的微观结构分析

高帅 , 吴永全 , 沈通 , 张宁 , 王赛

上海金属

通过分子动力学模拟,采用较先进的键型指数法HA及原子团类型指数法CTIM-2,对Fe连续升温、降温过程中微观结构进行模拟研究.结果表明:连续升温过程,Fe的微观结构变化是bcc→fcc\hcp→bcc→液体;连续降温过程,Fe的微观结构变化是液体→fcc\hcp.Fe凝固结束没有形成大量的高温bcc晶体,原因是在高温液态中bcc结构原子稳定性较差,fcc和hcp结构原子更易稳定存在.此外,温度变化速率过快,可诱导晶体生长过程中发生层错,促使Fe在升温、降温过程出现fcc和hcp晶体的交替分层分布,这与fcc和hcp晶体的原子能量相近、晶体的致密度相同、原子空间堆垛方式局部相同有关.

关键词: 原子团类型指数法 , 键型指数法 , Fe微观结构 , 分子动力学模拟

用酸溶法研究钢中超细氧化物夹杂的三维形貌

刘自立 , 郑少波 , 吴永全 , 张会全 , 李新明 , 蒋国昌

钢铁研究学报

钢中超细氧化物夹杂对提高钢材性能有重大意义.介绍了用稀盐酸溶解铁基体后,利用配有特殊滤膜的专用溶剂过滤器,将钢中某些非金属夹杂物与溶液分离的方法.利用带有EDS(Energy Dispersive Spectrometer)的扫描电镜(SEM)对夹杂物形貌进行了观察.结果表明,该方法可以把耐酸的超细氧化物夹杂从钢基体中提取出来,同时可以得到夹杂物的三维形貌、尺寸、化学成分等详细信息,是一种研究钢中超细氧化物夹杂的有效方法.

关键词: 超细氧化物夹杂 , 酸溶 , 三维形貌 , 成分

用酸溶法研究钢中超细氧化物夹杂的三维形貌

刘自立 , 郑少波 , 吴永全 , 张会全 , 李新明 , 蒋国昌

钢铁研究学报

钢中超细氧化物夹杂对提高钢材性能有重大意义。介绍了用稀盐酸溶解铁基体后,利用配有特殊滤膜的专用溶剂过滤器,将钢中某些非金属夹杂物与溶液分离的方法。利用带有EDS(Energy Dispersive Spectrometer)的扫描电镜(SEM)对夹杂物形貌进行了观察。结果表明,该方法可以把耐酸的超细氧化物夹杂从钢基体中提取出来,同时可以得到夹杂物的三维形貌、尺寸、化学成分等详细信息,是一种研究钢中超细氧化物夹杂的有效方法。

关键词: 超细氧化物夹杂;酸溶;三维形貌;成分

连续升温过程中γ-Fe→δ-Fe→液态Fe相变的分子动力学模拟

刘益虎 , 吴永全 , 沈通 , 王召柯 , 蒋国昌

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00327

采用所构建的长程F-S势函数,对连续升温过程中γ-Fe→δ-Fe→液态Fe的相变过程进行了分子动力学(MD)模拟.结果表明,计算得到的γ-Fe→δ-Fe→以及液态Fe的微观结构(径向分布函数、配位数)和宏观物性(密度)都能与实验结果吻合很好,但相变温度点与实验值的偏差较大,推测是由过快升温速度造成的过热度过高所致.从微观结构、瞬态能量及密度的分析出发,讨论了固态相变(γ-Fe→δ-Fe→)和固-液相变(δ-Fe→液态Fe)的具体过程.其中,固态相变主要形成于晶格扭曲和滑移,而固-液相变即熔化过程起始于固体岛颗粒的边缘,并逐渐向其中心扩散.在相变演化过程中,通过瞬态能量和密度的起伏观察到明显的孕育过程.

关键词: 纯Fe , 升温相变 , 分子动力学 , 微观结构

HCP-Mg平衡固液界面的微观结构

肖钧江 , 吕琳琳 , 蒋烨炜 , 罗洁 , 吴永全

钢铁 doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160246

采用NVE系综分子动力学(molecular dynamics,MD)方法模拟了HCP-Mg三个不同晶向的平衡固液界面,通过原子标定技术,在"layering and in-plane ordering"框架内,对固液界面的结构特征进行了分析.在验证了势函数有效性的基础上,通过界面微观结构分析发现,序参数在由固相向液相衰减的过程中呈现了很好的双曲正切的连续变化规律;以序参数aq6为标准计算得到的界面宽度要比序参数ξ的界面宽度大0.1~0.2 nm;同时,界面宽度存在各向异性,[0001]方向界面宽度最大,[11ˉ00]和[1ˉ21ˉ0]方向界面宽度基本相等,这与界面热力学的各向异性保持一致;界面的波动幅度达到界面宽度的5%~10%;此外,Layering方法定位的界面宽度要远远超过in-plane or-dering方法定位的界面宽度,吻合于异质固液界面的试验观察.

关键词: HCP-Mg , 固液界面 , 界面分层及层内有序 , 分子动力学模拟

多晶金属弹性性能的布里渊散射研究

李钊 , 吴永全 , 王赛

上海金属 doi:10.3969/j.issn.1001-7208.2012.01.002

针对不透明样品的多晶金属铝、铜和铁的表面布里渊散射谱进行了测量.通过谱线解读获得了瑞利波和纵波的速度,并进而计算了三种金属的弹性常数,结果与文献中的数值吻合较好,证实了对不透明样品尤其是金属样品谱图解读的正确性.同时发现,对这三种弹性常数依次增大的金属,它们的表面布里渊散射峰强度依次减小,说明弹性性能是影响金属表面晶格振幅的重要因素之一.该方法和结果对于利用布里渊散射技术进行金属表面或薄膜的弹力学性能研究具有一定的参考价值.

关键词: 表面布里渊散射 , 多晶金属 , 弹性性能

铝酸钙熔体结构的分子动力学模拟研究

吴永全 , 尤静林 , 蒋国昌

无机材料学报

采用分子动力学模拟研究了xCaO-(1-x)Al2O3(x代表成分的变化)高温熔体中Al的配位数及其两性、微结构单元分布等结构性质。在采用BMH势函数的基础上,将计算所得的Al-O、Ca-O和O-O的偏径向分布函数的第一峰的位置(1.76、2.34和2.91)以及Al、Ca的配位数与X射线衍射实验(1.765、2.36和2.885)及中子散射实验(1.759、2.337和2.898)进行比较,吻合很好,证明模拟非常成功,然后在此基础上,发现Al在体系中主要起阿格形成子的作用,其微观结构单元呈四面体结构,也就是说,Al的平均配位数为4,这一点与硅酸盐中Si-O的结构单元非常相似,在统计了平衡时微结构单元Qi的分布之后,总结了铝酸钙熔体的微观结构单元分布随宏观组分变化的规律。

关键词: CaO·Al2O3熔体 , microstructure , molecular dynamics

1873K液态纯铁的分子动力学和耗散粒子动力学研究

沈通 , 吴永全 , 蒋国昌

上海金属 doi:10.3969/j.issn.1001-7208.2008.06.006

分子动力学(MD)作为一种成熟的微观模拟方法,在微观研究领域已经得到广泛应用.耗散粒子动力学(DPD)是以MD为基础衍生出的介观模拟方法,突破了MD对计算能力要求过高的限制,实现了更大尺度上的模拟.在对1873K液态纯铁进行MD模拟的基础上,将MD体系与DPD体系进行了对应,实现了在液态纯铁体系中进行DPD模拟.

关键词: 液态纯铁 , 分子动力学 , 耗散粒子动力学

铝酸钙熔体结构的分子动力学模拟研究

吴永全 , 尤静林 , 蒋国昌

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2003.03.018

采用分子动力学模拟研究了xCaO-(1-x)Al2Oa(x代表成分的变化)高温熔体中Al的配位数及其两性、微结构单元分布等结构性质.在采用BMH势函数的基础上,将计算所得的Al-O、Ca-O和O-O的偏径向分布函数的第一峰的位置(1.76、2.34和2.91A)以及Al、Ca的配位数与X射线衍射实验(1.765、2.36和2.885A)及中子散射实验(1.759、2.337和2.898A)进行比较,吻合很好,证明模拟非常成功.然后在此基础上,发现Al在体系中主要起网格形成子的作用,其微观结构单元呈四面体结构,也就是说,Al的平均配位数为4,这一点与硅酸盐中Si-O的结构单元非常相似.在统计了平衡时微结构单元Qi的分布之后,总结了铝酸钙熔体的微观结构单元分布随宏观组分变化的规律.

关键词: CaO.Al2O3熔体 , 微观结构 , 分子动力学

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