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表面科学是近年来迅速发展起来的学科,主要研究表面和与表面有关的过程。合金的表面偏析现象是其研究的热点问题之一。表面偏析现象将在很大程度上影响到合金的催化、氧化、腐蚀等性质,对它的认识和研究将有助于提高材料的物理化学性质,对实际的应用也有重要的指导意义。 本文使用微正则系综分子动力学模拟方法,结合Johnson的嵌入原子方法(EAM),模拟了合金材料升温和降温过程,研究了合金表面偏析现象以及“退火”和“淬火”过程对表面偏析的不同的影响。 我们得到的模拟结果主要有: (1)在二元合金 FeNi19中,Fe在合金表面层强烈偏析,Ni在表面层贫乏;在次表面层及以下层中没有明显的偏析现象。不同降温速度的降温过程的对本合金系统的偏析情况影响不大。 (2)在二元合金FeCo9中,Fe在合金表面层强烈偏析,在次表面层也存在相对较弱的偏析,Co在表面层和次表面层都有贫乏的现象出现。相对于“淬火”过程,“退火”过程可以使元素的偏析现象更明显。 (3)在二元合金FeMo5中,Fe在合金表面层偏析,Mo在合金次表面层偏析。相对于“淬火”过程,“退火”后,元素的偏析现象更明显。 (4)在三元合金FeNi19Co9中,Ni在表面层贫乏,而Co没有出现在表面层。在次表面层及以下没有偏析现象。相对于“淬火”过程,“退火”过程使Ni在表面层的含量更少,而对Co的偏析情况二者没有什么区别。 (5)在三元合金 FeCo9Mo5中,Co在表面层偏析,在次表面层及以下没有偏析现象;Mo在各个原子层都没有出现偏析现象。相对于“淬火”过程,“退火”过程只是使Co在表面层的偏析强度略有加强,对Mo的偏析情况没有什么影响。 (6)在四元合金FeNi19Co9Mo5中,Ni在表面层贫乏;Co在各个原子层都没有出现偏析现象;Mo在表面层含量没有出现,而在次表面层偏析。“退火”过程和“淬火”过程对元素偏析情况的影响差别不大。 上述结果中,除了(1)和(2)的研究有相关报道之外,其他系统的表面偏析并未有相关报道。尽管这些结果需要实验来进一步验证,但它们也为实验的研究提供了一定的理论指导,同时也有助于我们对合金和多元合金的表面性质有更加全面的了解。