金属熔体粘度的分子动力学模拟

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首先开发了非平衡分子动力学模拟程序,并采用该方法计算了液态金属Co的微观结构及物性参数-粘度,模型采用的是由Daw和Baskes所提出的多体势——EAM势,并采用该方法计算了液态Co在不同剪切率下的偶分布函数及不同温度下的粘度值,并与现有的实验数据进行了对比,得到如下结果: 剪切力加入到金属熔体之后,从偶分布函数上看出,液态中的短程有序结构仍然存在,但远一些的这种结构变模糊了,剪应力使体系的无序度增大。 对5×1012K/s冷速下的Co熔体的在液态,过冷液态下的粘度进行了计算,粘度值可以拟合为Arrhenius曲线。从中可以得到η0的值是0.69485mPa.s,激活能Ea的值是-14.94kJ/mol。 其次,采用非平衡分子动力学模拟的方法,利用不同的EAM模型计算了液态Al的偶分布函数及粘度,粘度的计算过程采用了Overlap算法,得到如下结果: 采用Mei的EAM势及Mishin的作用势都能很好地描述液态Al的微观结构。由Mei作用势得到的粘度值要比Mishin作用势得到的粘度值要低,但非常接近我们粘度的测量结果。 通过Arrhenius曲线拟合得到粘度满足如下关系:η=Aexp(E/RT),E=15.883KJ/mol,A=0.15944mPa.s,说明了Mei的作用势更适合计算熔体的输运性质,也证明了运用该方法计算熔体粘度的可行性。
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