铝和铁表面自扩散的分子动力研究.pdf

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1、＇－、．＇：给婚撕二、Ｖ；Ｖ＂Ａ’＝；難鑛踩；ｔｖ誇■＊；＇％：專琴泉．泣ｒＶ巧女＃化化义铅和铁表面自扩散的分子动为学研究李东旭廣禹乂榮二〇—五年五月分类号０４６９密级公开ＵＤＣ硕：ｔ学位论文错和铁表面自扩散的分子动力研究李东化学科专业材料学指导教师欧阳义芳教授论文答辩日期２０１５．５．２３学位授予日巧２０１５乂答辩委员会主席钟夏平教授广西大学学位论文原卸性和使用授枚亩明本人声明所呈交的论文，是本人在导师的

2、指导下独立进行研究所取得的研究成果。除已特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得广西大学或其它单位的学位而使用过的材料一。与我同工作的同事对本论文的研究工作所做的贡献均已在论文中作了明确说明。本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属广西大学。本人授权广西大学拥有学位论文的部分使用权，即；学校有权保存并向国家有关部口或机构送交学位讫文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ将学位论文的

3、全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用授权。保密。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）论文作者签名：日期：知化－．指导教师签名：＾；＾日期名＾＾＾；Ｗ《作者联系电话：电子邮箱：铅和铁表面自扩散的分子动力学硏究摘要晶体表面原子的扩散在材料相关领域的许多现象中扮演着重要角色，例如晶体生长、催化等。铅和铁是工业中广泛使用的金属材料，表面原子的迂移和扩散是影响材料性

4、能的重要因素，也是动态条件下改变表面结构一过程的研究具有重要意义的重要起因之，对铅和铁表面扩散。实验技术的进步使人们开始可Ｗ通过实验手段直接观察表面原子的运动。然而，受制于时间分辨率、真空条件、样品制备等因素的限制，对表面原子扩散机制的研究还存在一定困难。计算机模拟在某种程度上可克服这些困难，使人们能够直接展示原子在表面的运动轨迹。随着理论方法和计算机水平的巨大进步，人们开始尝试利用计算机模拟的方法来研究原子在金属表面扩散的物理本质一，所采用的方法包括第性原理一、经典的分子

5、动力学等。但在送领域目前还存在许多未解决的问题，包括如何建立合理的物理模型、系统地研究不同的体系并与实验结果。因此对金属表面的原子扩散过程进行理论研究进行对比等，探索合理的物理模型和模拟方法，为今后的金属表面的研究积累宝贵的数据显得尤为重要。本文即采用分子静力学和分子动力学方法模拟铅、铁表面原子的扩散过程。首先，分别对Ａ１、ＦｅＨ个低指数表面的稳定性进行了研究，分别计算了表面能，、表面弛豫、空位形成能化及自吸附原子形成能研究结果表明；Ｉ随着表面原子密排程度的增加，表面能

6、随么降低，表面弛豫程度也随之降低，点缺陷在表面的形成能升高，表面结构的稳定性增加。其次，分别对点缺陷在Ａ１、Ｆｅ表面的扩散迁移能进行了研氣计算了各种迁移机制的扩散迁移能ＩｌＯＯ和，研究结果表明：在Ａ表面上化及Ｆｅ（）Ｆｅ一１１０师上，空位和吸附原子在最外层表面Ｗ第近邻简单跳跃机制迁移（的能垒是最低的，在Ｆｅ（ｌｌｌ）面上，点缺陷Ｗ交换机制跳跃的能垒较低。１ｅ最后，在不同温度下，分别对点缺陷在Ａ、Ｆ表面的扩散进行了动力学模拟，给出了点缺陷在各个表面的最优扩散机制，获得了扩散迂移能

7、，研究结果表明：在Ｈ个Ａ１表面Ｗ及Ｆｅ（ｌｌＯ）面上发生频率最高的扩散机制是一近邻方向的简单跳跃机制日，而在Ｆｅ１００巧Ｆｅｌｌｌ表面上点缺陷均倾沿第（（）向于Ｗ交换机制进行扩散相对于空位而言，Ａ１表面上的；吸附原子在Ｈ个扩散发生温度更低，跳跃频率更高，迁移能更低；吸附原子在Ａ１、Ｆｅ密排面上的自扩散迁移能要远低于在其他表面上的自扩散迂移能；点缺陷在Ａ１、Ｆｅ表面的扩散过程中，原子均是倾向于沿着结构的最密排方向进行迁移。关键词：分子动力学ＥＡＭ势函数表面稳定性表面扩散ｎ

8、ｎａｍ－ＭｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｉｃｓｓｔｕｄｙｏｆＡ１ａｎｄＦｅｓｕｒｆａｃｅｓｅｌｆｄｉｆｉｌｓｉｏｎＡＢＳＴＲＡＣＴＳｕｒｆａｃｅｄｉｆｕｓｉｏｎｏｆａｔｏｍｓｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｍａｎｙｍａｔｅｄａｌｓａｓｓｏｃｉａｔｅｄｐｈｅｎｏｍｅ打ａ：ｓｕｃｈａｓｃｒｙｓｔａｌｇｒｏｗｔｈ，ｃａｔａｌｙｓｉｓａｎｄｓｏｏｎ．Ａｌｕｍｉｎｕｍ