【《金属熔体分子动力学模拟研究进展文献综述》2000字】

第金属熔体分子动力学模拟研究进展文献综述关于分子动力学模拟实验开展，因为实验环境与实验设备制约，造成难以开展，同时获取测量数据与结果受实验条件影响差异也较大。随着计算机技术提高和改进，尤其是计算机图形学出现和广泛使用，将可以在很大程度提高运算水平能力，利用计算机模拟来说明相应微观结构各项信息参量，譬如常规的分布函数、径向分布函数、均方位移函数、结构因子等，将可以有效呈现出熔体结构微观特性，开展具体微观特性分析。为此，学者们陆续尝试利用计算机模拟技术来开展实验分析，出现了常见的实验分析方法有分子动力学模拟（MD）与蒙特卡洛模拟（MC）。其中，MD方法要求在计算处理过程对运动方程组进行数值积分处理，从而便可以获取到N个经典粒子相轨道，再对系统中平衡热力学性质、结构、非平衡性性质开展研究分析。此模拟技术往往是对粒子运动过程相应动力学问题开展研究，相比于蒙特卡罗模拟方法，此方法属于“确定性”研究方式，将可以对时间进行准确计算，同时MC采取系综平均，可以提高结果的可行度。结合统计力学各态历经假设，认为时间平均便是系综平均。换言之，MD方法和MC方法的结果基本相一致的。前者要求满足两个基本假设，一是体系里面全部粒子运动均符合牛顿运动定律，粒子的速度和位置的变化，均可以借助牛顿运动方程建立；二系统中粒子相互影响符合叠加工作原理。通常来说以上基本假设不考虑量子效应与多体影响，相比于具体系统依然是存在差距的，那么分子动力学模拟将等效于近似计算，只能无限接近于实际。其中，分子动力学模拟相应原理如图2-5所示，对应运动方程计算将采取有限差分法，主要有Verlet及速度Verlet法、蛙跳法、Beeman算法和Rahman算法[12]。图2-1分子动力学模拟的基本原理结合作用原理可以将分子动力学模拟划分成平衡态与非平衡模拟。20世纪50年代末，Alder等人[3]结合计算机模拟技术来对32~500个刚性小球分子运动开展分析研究，从而率先采用MD方法来对物质宏观性质进行研究。基于此，Lees等拓展到存在速度梯度的非平衡体系研究。Gillan在1983年进而拓展到了存在温度梯度的非平衡体系[28,31]。计算机技术的蓬勃发展推动了分子动力学模拟方法日趋成熟，在这一过程中，有越来越多的模拟软件（如MaterialStudio、Moldy等）被开发出来，广泛应用实验难以实现的领域研究。截止目前，基于衍射实验的分子动力学模拟对于开展液态体系分析依然具有极大先进性，可以取得良好效果，是行之有效处理手段。随着学者们研究不断深入，某些学者[3,12]采取MD方法来获取更大研究价值成果。陈魁英等人基于广义非定域模型来对过冷液态Mg70Zn30合金相应微观结构开展深入分析，获取Mg70Zn30合金相应偏结构因子、键取向序与长程关联函数。研究结果显示，过冷液态Mg70Zn30合金将具备较强大的局域二十面体对称，同时随着过冷度逐渐提高，那么二十面体对称性将逐渐提高。另外，Bian等人[9,31]借助紧束缚势模型来对Al-Fe熔体里面原子团簇开展分析，同时指出异类原子对将有着良好相互影响效果。虽然液态合金系统之中以Al原子数为主，然通过径向分布函数不难看出熔体里面绝大多数Al原子和Fe原子紧密结合，从而形成了Fe原子被Al原子所包围的现象。同时，各类键取向序参数相应计算结果显示，针对快速凝固环境之中，Al-Fe二十面系统逐渐加强，相应液态金属里面原子也逐渐构成二十面体，将逐渐出现非晶能力相应倾向。参考文献胡林彦,张庆军,沈毅.X射线衍射分析的实验方法及其应用[J].河北理工学院学报,2004(03):83-86+93.孙民华,耿浩然,边秀房,等．Al熔体粘度的突变点及与熔体微观结构的关系[J].金属学报,2000(11):1134-1138.申海兰,赵靖松.分子动力学模拟方法概述[J].装备制造技术,2007(10):29-30+34.杨中喜,耿浩然,陶珍东,等.液态Sn的粘度及其熔体微观结构的变化[J].原子与分子物理学报,2004(04):663-666.文光远,鄢毓璋,赵诗金,等.含钒钛铁水性质的研究[J].钢铁,1996(02):6-11.王焕荣,叶以富,王伟民.二元铁合金系液态结构与特性的研究进展[J].铸造,2000(04):209-212+242.贺媛媛,刘清才,杨剑,等.含钛铁水流动性能研究[J].钢铁钒钛,2010,31(02):10-14.王国承,范晨光,李明周,等.分子动力学在钢铁冶金中的应用及展望[J].材料导报,2013,27(01):134-138+151.赵岩,齐锦刚,刘兴江,等．分子动力学模拟技术及其在金属熔体结构研究中的应用[J].金属热处理,2006(01):13-16.王桂珍,耿浩然,孙春静,等.液态金属结构的研究进展[J].科技创新导报,2008(01):2.张建良,韦勐方,国宏伟,等．Ti和Si对铁液黏度和凝固性质的影响[J].北京科技大学学报,2013,35(08):994-999.佟志芳,肖成,魏战龙.分子动力学模拟及其在冶金炉渣中的应用研究[J].有色金属科学与工程,2016,7(03):15-20.张景祥,李辉,边秀房.Fe3Al合金熔体分子动力学计算机模拟[J].铸造,1999(12):22-25.顾攀.含钒铬铁水粘度及熔化性温度研究[D].重庆大学,2018.焦耀青,吴曦.高炉冶炼炼铁技术工艺及应用研究[J].冶金管理,2019(07):1+3.范筱玥,郑朋超,张建良,等.我国大型高炉发展概况[A].中国金属学会炼铁分会、昆明钢铁股份有限公司、昆明理工大学.2017年全国高炉炼铁学术年会论文集（下）[C].中国金属学会炼铁分会、昆明