金属Cu低指数表面熔化行为的分子动力学模.pdf

理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao) November Acta Phys. Chim. Sin., 2006, 22(11) ：1367 1371 1367 [Article] 金属Cu 低指数表面熔化行为的分子动力学模拟 海龙 秀喜 宇 梁海弋 (中国科学技术大学, 中国科学院材料力学行为和设计重点实验室, 合肥 230026) 摘要 采用Mishin 镶嵌原子势, 通过分子动力学方法模拟了金属Cu 的低指数表面在不同温度的表面熔化行 为, 分析了熔化过程中系统结构组态的变化以及固鄄液界面迁移情况. 金属Cu 的(100)和(110)表面在低于熔点发 生预熔化, 而(111)表面存在明显的过热现象. 准液体层的厚度随温度升高而增加, 热稳定性与表面的密排顺序一 致, 按(111)、(100)、(110)顺序增大. 当温度高于热力学熔点时, 固液界面的移动速度与温度成正比, 外推得到热力 学熔点约为1360 1380 K, 与实验结果 1358 K 吻合良好. 动力学系数定义为界面移动速度与过热程度的比值, 表现为明显的各向异性: k100=39 cm ·s-1 ·K-1, k110=29 cm ·s-1 ·K-1, k111=20 cm ·s-1 ·K-1. k100与k110之间的比例符合collision鄄 limited 理论, (111)密排面有与其它低指数表面不同的熔化方式. 关键词： 热力学熔点, 动力学系数, 各向异性, 分子动力学, 镶嵌原子势 中图分类号： O641 Molecular Dynamics Simulations of Low Index Surfaces Melting Behaviors for Metal Cu WANG, Hai鄄Long WANG, Xiu鄄Xi WANG, Yu LIANG, Hai鄄Yi (Key Laboratory of Mechanical Behavior and Design of Materials, Chinese A cademy of Sciences, University of Science and Technology of China, Hef ei 230026, P. R. China) Abstract Molecular dynamics simulations of low index direction surfaces in melting processes at different temperatures were performed for metal Cu. The variation of the structure in the system and the movement of the interface position between solid and liquid during surface melting process were observed. The interaction between atoms in the system was calculated by adopting the embedded a