金属铜Cu凝固过程中晶体生长与团簇微观结构演变特性的模拟研究.pdf

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1、第29卷第3期原子与分子物理学报Vo1．29No．32012年6月J0URNALOFATOMICANDMOLECULARPHYSICSJun．2012doi：103969／j．issn．1000-0364．2012．03．010金属铜Cu凝固过程中晶体生长与团簇微观结构演变特性的模拟研究易学华，卜寿亮，钟庆湖，曾辉，温建平，杨伟志(嘉应学院物理与光信息科技学院，梅州514015)摘要：采用分子动力学方法和QuantumSutton-Chen(QS-C)多体势．对液态金属铜(Cu)凝固过程中的晶体生长规律及纳米团簇微观结构转变特性进行了模拟跟踪研究．运

2、用Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法和新的原子团类型指数法(CTIM-2)分析了金属Cu原子的成键类型和原子团簇结构演变特性．结果发现：当以1．0×10”K／s速率凝固时，系统最终形成晶体和非晶体混合共存结构；在以4．0×10”K／s速度冷却时，系统从673K就开始结晶，并形成以1421和1422二种键型为主的晶体结构；面心立方(FCC)和六角密集(HCP)结构在形成晶体铜时起着非常重要的作用，尤其是由1421键型构成的面心立方(1200012O)基本原子团在晶体生长和纳米团簇结构形成过程中占主导地位．关键词：金属铜凝固}晶体生长

3、}团簇结构演变1分子动力学模拟中图分类号：O561文献标识码：A文章编号：1000—0364(2012)03—0430—07Simulationstudyonevolutionpropertiesofcrystal—growthandmicrostructureofclusterduringsolidificationprocessesofliquidmetalCuYIXue—Hua，BUShou—Liang，ZHONGQing—Hu，ZENHui，WENJian—Ping，YANGWei-Ji(SchoolOfPhysicsandOpticalIn

4、formationSciences，JiayingUniversity，Meizhou514015，China)Abstract：Atracingsimulationstudyhasbeenperformedontheruleofcrystal—growthandtransitionpropertiesofmicrostructrueofnano—clustersduringsolidificationprocessofliquidmetalCuusingthemoleculardynamicsmethodandQuantumSutton—Chenm

5、anybodypotentia1．Thebond-typeindexmeth—odofHoneycutt—Andersen(HA)andanewcluster—typeindexmethod(CTIM一2)havebeenusedtoana—lysethebond—typeofmetalCuatomsandevolutionpropertiesofatomicclusterconfiguration．Itisfoundthatthecrystalandamorphousmixedcoexistencestructuresareformedfinall

6、yinthesystemwhenthecoolingrateis1．0×10”K／s．Atthecoolingrateof4．0×10K／s，crystalstructurebeginstobeformedat673Kinthesystem，andthecrystalstructuresmainlywiththe1421and1422bond—typesareformed．Fccandhopplayaveryimportantroleinformingcrystalcopper．Espeically，fcc(1200012O)basiccluster

7、consistingof1421bond_。typeoccupiedadominantpositionincrystal—-growthandtheformingprocessesofnano—clusterstructures．Keywords：solidificationofmetalcopper，crystal—growth，transitionofclusterstructure，moleculardy—hamicssimU】ation收稿日期：2012-01-06基金项目：国家自然科学基金(50871033，50571037)}嘉应学院自然

8、科学基金(2OllKJZO2)；梅州市科技局2011年科技计划项目作者简介：易学华(1965一)，男，硕士，