多元Ti-Cu基合金非晶形成过程的分子动力学模拟与落管实验研究

作     者：徐山森 常健 翟斌 燕鹏旭 林茂杰 魏炳波 XU ShanSen;CHANG Jian;ZHAI Bin;YAN PengXu;LIN MaoJie;WEI BingBo

作者机构：西北工业大学物理科学与技术学院西安710072 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2024年第54卷第3期

页      面：477-489页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(编号:2021YFA0716301) 国家自然科学基金(批准号:52088101&51771154) 陕西省重点研发计划(编号:2023-YBGY-437)资助 

主　　题：非晶合金 分子动力学 液态结构 自由落体 深过冷 

摘      要：采用DeePMD计算方法和落管快速凝固实验技术,研究了液态Ti_(41.5)Cu_(37.5)Ni_(7.5)Hf_(5)Sn_(5)Zr_(2.5)Si合金的非晶凝固机制.分子动力学计算结果显示,液态合金原子的总第一近邻配位数随系统温度的降低而增加,而Ti原子的第一近邻原子数则随着温度的降低而减少.同时,随着系统温度的降低,液态合金中二十面体和类二十面体团簇的数量显著增多,但中心Ti原子的比例却发生了衰减.在非晶凝固过程中,Ti原子表现出与大尺寸原子的弱亲和性和对二十面体团簇的弱构建性.在自由落体实验中,合金液滴所能达到的过冷度随液滴直径的减小而增大,其凝固组织主要由少量的富Cu相、极细的非规则(Ti_(2)Cu+TiCu)共晶和非晶相组成.当合金液滴直径减小至566μm时,合金凝固组织中开始出现非晶相,相应的临界过冷度ΔT_(C)为312 K(0.27T_(L)).非晶相体积分数随着液滴尺寸的减小而增大.如果合金液滴直径小于317μm,晶体相的形核与生长被完全抑制,凝固组织由全部非晶相组成.