【摘 要】
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尽管合金团簇受到了很多学者的关注,但是,多数研究集中在较小尺度范围,特别是对其熔化行为还了解甚少。本论文通过分子动力学模拟,研究了Al-Ga合金团簇的结构与熔化行为,分析
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尽管合金团簇受到了很多学者的关注,但是,多数研究集中在较小尺度范围,特别是对其熔化行为还了解甚少。本论文通过分子动力学模拟,研究了Al-Ga合金团簇的结构与熔化行为,分析了Al-Ga合金团簇结构和熔化随原子浓度的变化,以期找到不同成分的团簇在结构上的变化关系,它们在热力学性质上的共性,以及熔化行为上的不同。我们发现,由于Al原子与Ga原子的原子尺寸相差较大,并且Ga原子的表面能比Al原子的表面能小很多,因此Al-Ga合金团簇的稳定结构是以Ga原子为壳层的core-shell结构。同时,合金团簇内部的具体结构又与团簇中的原子密度有密切关系。当团簇中的Ga原子含量较少时,Al-Ga合金团簇更倾向于核层为纯Al原子。随着合金团簇中Ga原子含量的增加,团簇的壳层也逐渐从半包裹转变为全包裹,而核层中Ga原子的浓度也逐渐增加。当团簇中Ga原子的浓度不变而改变Al原子的数目时,我们能找到一个Al原子数目的临界尺寸。当Al原子的数目小于这个尺寸,团簇的核层为纯Al,而当Al原子数目大于这个尺寸时,团簇的核层为Al-Ga合金。同时,我们还发现,Al-Ga合金团簇的结构对其熔化行为也有一定的影响。Al-Ga合金团簇的熔化首先是从表面开始的。由于Al-Ga合金团簇具有特殊的core-shell结构,并且壳层全部是Ga原子,因此,表面熔化的实质就是壳层Ga原子的熔化。表面熔化温度一般随着合金团簇中Ga原子浓度的增加而增加。由于Ga原子的熔点较低,Al-Ga合金团簇的完全熔化与表面熔化之间有一定的温度差。若Al-Ga合金团簇的核层是Al原子,那么它们的完全熔化温度几乎相同。若核层是Al-Ga合金,那么它们的完全熔化温度会降低。当Al-Ga合金团簇完全熔化后,液态合金团簇的结构与其在零温时的结构相相似。具有纯Al核层的Al-Ga合金团簇,在完全熔化后,核层仍能保持纯A1的核。
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