《Fe基非晶合金熔體的原子團簇結構譜與中程式演化研究》是依託山東大學，由秦敬玉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Fe基非晶合金熔體的原子團簇結構譜與中程式演化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：秦敬玉
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
Fe基非晶合金熔體中原子團簇結構和中程式演化規律是Fe基非晶合金材料設計與生產工藝最佳化的理論依據。本項目利用第一性原理分子動力學模擬等手段，主要研究Fe與C、P、B和Si組成的從二元到五元合金熔體中原子團簇結構，揭示它們隨合金組元數和成分演化規律，探討不同類金屬元素原子團簇的親和與規避原則，形成原子團簇結構譜。在此基礎上計算液態合金混合焓和異類原子鍵能；利用混合自由能和原子團簇能量評估液態合金和原子團簇穩定性；建立面向玻璃形成能力的原子團簇綜合評價體系。在幾種Fe-過渡金屬-B合金系中驗證原子團簇綜合評價體系適用性和預測性。分析Fe基非晶合金熔體中原子團簇的空間排列模式，研究合金熔體過熱所導致中程式結構的不可逆變化，探索它與溫度波動所導致的Fe基非晶材料性能不穩定的關係；揭示不同生產條件和外場對非晶材料的中程式結構影響。項目成果可提高理論在Fe基非晶材料設計中的預測性，提高產品質量。
結題摘要
鐵基非晶合金是重要的軟磁材料。本項目主要使用第一性原理分子動力學，著重研究幾種與軟磁材料有關的Fe基合金液態與非晶態結構隨溫度、成分和壓力的演化規律，揭示液態與非晶態合金原子團簇與生產工藝條件、磁性能、動力學性能以及非晶形成能力的關係，目的是為最佳化生產工藝，開發新型非晶合金軟磁材料提供必要結構信息，形成初步判據。通過四個課題組的密切合作，在四年的研究過程中，總計完成了近20個二元系（約200個合金）、15個Fe基三元合金、7個Fe基四元合金的計算任務，基本上完成了項目計畫書的預定目標任務，部分數據已經發表。項目已經發表學術論文41篇。在已經發表的研究工作中，一些比較有特色的成果如下：1、完成了Fe-Si、Fe-Al和Al-Si三個二元系液態結構和熱力學，為三元Fe-Si-Al三元系合金成分設計打下基礎。2、初步觀察到類金屬原子在液態的相互排斥現象是普遍存在的。3、Fe-Si-B合金生產中，Fe2B原子團簇到Fe3B原子團簇的轉化溫度，是最佳化生產工藝的關鍵參數。4、提出了“最小原子團簇”結構模型，將對Fe原子磁矩與拓撲短程式和化學短程式關係的理解，向前推進了重要一步。對於發展非晶合金磁性理論是重要的。5、發現Fe原子的平均原子磁矩隨著壓力的增加呈指數衰減趨勢，符合下列公式：m=1.195*exp(-P/30)+0.033；直到280GPa壓力下，也沒有發現晶化現象。6、Si-M基液態合金中原子團簇的網狀結構，顯著影響擴散係數以及非晶形成能力。為不同合金系玻璃形成能力的巨大差異提供了結構和動力學解釋。7、初步發現Fe-B-Nb非晶合金中，(Fe, Nb)23B6原子團簇網狀結構提高了耐腐蝕性。8、建立了評價合金中原子團簇穩定性的新結構參數（準最近鄰原子模型），為研究非晶合金的力學性質與“結構缺陷”的關係，提供了有效工具。9、將原子團簇理念套用到固溶度極限預測上，發現了Mg基合金固溶度極限存在周期性規律。為Fe基合金固溶體與非晶態的競爭研究，提供了新思路。
