纳米Al2O3颗粒对纯Fe液诱导凝固过程的分子动力学模拟.pdf

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1、物理化学学~E(WuliHuaxueXuebao1ActaP．一Chim．Sin．2012，28(6)，1347—13541347[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201203301www．whxb．pku．edu．cn纳米AI2O3颗粒对纯Fe液诱导凝固过程的分子动力学模拟赖莉珊吴永全沈通张宁高帅(上海大学上海市现代冶金及材料制备重点实验室，上海200072)摘要：采用分子动力学(MD)方法模拟了不同半径大小的纳米Alz0。颗粒夹杂在三个温度~(1750、1730和1710K)对纯Fe液的诱导凝固

2、过程，并分析了作为诱导核心的纳米AlO。颗粒的结构演变及其对Fe原子体系的凝固过程的影响．发现在诱导过程中，纳米AlO。颗粒的内部保持较好的晶型结构，仅表面原子有结构变形：诱导凝固的Fe原子主要为面心立方(fcc)和密排六方(hcp)原子：纳米AI0。颗粒的尺寸越大，发生诱导凝固的温度越高：诱导凝固得到的Fe晶体的晶格取向受纳米AfO。颗粒在Fe液中的漂移程度影响．关键词：诱导凝固：纳米AI：O。颗粒：纯Fe液：分子动力学模拟中图分类号：O641：TF01MolecularDynamicsSimulationofInduc

3、edSoIidmcatiOnProcessofPureLiquidFebyAI~03NanoparticlesLAILi—ShanWUYong-QuanSHENTongZHANGNingGAOShuaifShanghaiKeyLaboratoryofModernMetallurgy＆MaterialsProcessing,ShanghaiUniversity,Shanghai200072,PR．China)Abstract：Themoleculardynamics(MD)methodhasbeenusedtosimulat

4、ethesolidificationprocessofpureIiquidFeinducedbyaseriesofAI2O3nanopaRiclesofdifferentradiiatthreetemperatures(1750，1730and171OK)．ThestructuraJevolutionofAI2O3nanOpartjcIesandtheeffectoftheseparticlesonthesolidificationprocessofpureFehavebeenanalyzed．Itwasfoundthat

5、duringthesolidificationprocess，theinnerstructureoftheAI2O3nanopaRiclesremainedcrystallineandstructuraldeformationonlyoccurredinsurfaceatoms．TheCTlM．2methodshowedthatthesolidifiedFeatomsweremainlyfaced-centeredcubic(fcc)andhexagonaIclosed．packed(hcp)atoms．Inadditio

6、n，thetemperatureatwhichsolidificationtookplacewasinfluencedbythesizeoftheA『2O3nanopa~icles．TheorientationsoftheresultingFecrystalswereinfluencedbytheextentofthedriftoftheAI2O3nanopaRicles．KeyWords：Inducedsolidification；AI2O3nanoparticle；PureliquidFe；Moleculardynam

7、icssimulation1引言于控制夹杂形态并进而控制产品质量是至关重要氧化物夹杂的数量、尺寸和形状是评判钢材料的环节．但在实验现场针对Fe液与氧化物夹杂的研的重要标准，当氧化物夹杂小到纳米级时，夹杂的究碍于高温及微观尺度的实验条件(1873K)，很难作用由有害变为有利，从而形成金属材料中的纳米对微观形核长大过程进行实时观察，从而无法探究弥散强化相，了解氧化物夹杂对Fe液凝固的影响对其动力学过程和热力学状况，特别是夹杂物的尺寸Received：December1，201l：Revised：March21．2012：Pub

8、lishedonWeb：March30，20l2．Correspondingauthor．Email：yqwu@staf．shu．edu．cn；Tel：+86．21—56332144．TheprojectwassupposedbytheNationalNaturalScienceFoundationof