受限熔體的液液相變及凝固行為.pdf

1、以受限空間作為模板利用熔體凝固的方式有可能制備出結構完美、性能優(yōu)良的納米材料。然而，受限熔體的結構和熱力學性質與塊體的不同，并且會對凝固得到的材料結構和性能有遺傳作用。因此，研究受限熔體的結構特性及凝固行為，掌握受限空間對熔體結構及相變的界面效應，不僅能完善熔體的相變理論，對于發(fā)展納米材料制備與加工的先進技術也有非常重要的理論指導意義。
　　本文利用分子動力學模擬方法對受限空間內碳化硅熔體的液液相變進行了深入研究，探討了受限空間、

2、壓力以及墻體作用力對碳化硅熔體結構的影響以及對液液相變的誘導作用;同時探究了二維鈷熔體在快速凝固過程中的結構演變規(guī)律，揭示了二十面體序與晶體中程序之間的演變關系。本論文的主要內容如下:
　　(1)研究了受限碳化硅熔體的液液相變，并作出了壓力-受限空間相圖。受限熔體的液液相變表現(xiàn)為受縫隙尺寸和側向壓力控制的層相轉變，這一轉變過程中伴隨著密度的突變。在層相轉變過程中，不同配位結構的空間分布會隨縫隙尺寸和側向壓力變化而改變。硅原子以三配

3、位結構、四配位結構和五配位結構為主，而碳原子的主導結構為三配位結構。碳原子與硅原子的三配位結構不同會導致近墻層內出現(xiàn)微相分離現(xiàn)象。另外，提高墻體作用力會誘發(fā)碳層與硅層之間的分離，這為新型二維碳化硅結構的設計提供了理論依據(jù)。值得注意的是，根據(jù)液液相變線為負斜率的壓力-受限空間相圖，液液相變在高壓下主要受縫隙尺寸誘導，而在低壓下，液液相變則主要受側向壓力誘導。
　　(2)研究了二維純鈷熔體在快速凝固過程中的結構演變。研究發(fā)現(xiàn)，二十面體

4、序對晶體中程序的形核生長有協(xié)同和釘扎作用。熔體中的二十面體序會與周圍線形短程序協(xié)同形核，并在晶體中程序的生長過程中被逐漸同化為晶體序。但同化過程中消耗能量，使二十面體序表現(xiàn)出釘扎效應。在二十面體序的協(xié)同和釘扎效應共同作用下，無序的熔體薄膜逐漸演變?yōu)榫哂邪胗行蛎詫m構型的非晶結構。這一研究揭示了二十面體序與晶體中程序之問的演變規(guī)律。
　　本論文的研究成果揭示了受限熔體的相變特征及團簇結構演變規(guī)律，為受限熔體的液液相變提供了理論依據(jù)，對