Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự tương quan giữa độ nhớt và cấu trúc nguyên tử cục bộ trong hợp kim lỏng Zr56Co28Al16
Tóm tắt
Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ và mối quan hệ của nó với cấu trúc đóng gói nguyên tử cục bộ của hợp kim lỏng Zr56Co28Al16 đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng thiết bị siêu trọng lực điện từ trên một máy bay bay parabol, cùng với các mô phỏng động lực học phân tử ab initio. Kết quả cho thấy độ nhớt có tương quan nghịch với phần trăm ‘nguyên tử lỏng’ có thể tích tự do lớn hơn, chỉ ra rằng độ nhớt phụ thuộc nhiệt độ trong quá trình làm lạnh có liên quan thống kê với phần trăm nguyên tử có cấu trúc đóng gói gần nhau.
Từ khóa
#độ nhớt #cấu trúc nguyên tử cục bộ #hợp kim Zr56Co28Al16 #mô phỏng động lực học phân tử #siêu trọng lực điện từTài liệu tham khảo
Blochl, P.E.: Projector augmented-wave method. Phys. Rev. B. 50(24), 17953–17979 (1994)
Chen, L.Y., Mohr, M., Wunderlich, R.K., Fecht, H.J., Wang, X.D., Cao, Q.P., Zhang, D. X., Yang, Y., Jiang, J.Z.: Correlation of viscosity with atomic packing in Cu50Zr50 melt. J. Mol. Liq. 293 (2019)
Eckert, J., Kubler, A., Reger-Leonhard, A., Gebert, A., Heilmaier, M.: Glass transition, viscosity of the supercooled liquid and crystallization behaviour of Zr-Al-Cu-Ni-Fe metallic glasses. Mater. T. JIM. 41(11), 1415–1422 (2000)
Herlach, D.M., Cochrane, R.F., Egry, I., Fecht, H.J., Greer, A.L.: Containerless processing in the study of metallic melts and their solidification. Int. Mater. Rev. 38(6), 273–347 (1993)
Hoover, W.G.: Canonical dynamics - Equilibrium phase-space distributions. Phys. Rev. A. 31(3), 1695–1697 (1985)
Ishikawa, T., Paradis, P. F., Okada, J. T., Watanabe, Y.: Viscosity measurements of molten refractory metals using an electrostatic levitator. Meas. Sci. Technol. 23(2) (2012)
Jakse, N., Pasturel, A.: Liquid Aluminum: Atomic diffusion and viscosity from ab initio molecular dynamics. Sci. Rep-Uk. 3 (2013)
Jakse, N., Wax, J. F., Pasturel, A.: Transport properties of liquid nickel near the melting point: An ab initio molecular dynamics study. J. Chem. Phys. 126(23) (2007)
Kondo, T., Muta, H., Kurosaki, K., Kargl, F., Yamaji, A., Furuya, M., Ohishi, Y.: Density and viscosity of liquid ZrO2 measured by aerodynamic levitation technique. Heliyon 5(7) (2019)
Kresse, G., Furthmuller, J.: Efficiency of ab-initio total energy calculations for metals and semiconductors using a plane-wave basis set. Comp. Mater. Sci. 6(1), 15–50 (1996a)
Kresse, G., Furthmuller, J.: Efficient iterative schemes for ab initio total-energy calculations using a plane-wave basis set. Phys. Rev. B. 54(16), 11169–11186 (1996b)
Kubler, A., Eckert, J., Gebert, A., Schultz, L.: Influence of oxygen on the viscosity of Zr-Al-Cu-Ni metallic glasses in the undercooled liquid region. J. Appl. Phys. 83(6), 3438–3440 (1998)
Lamb, H.: Hydrodynamics, Cambridge University Press, Cambridge ISBN: 0 521 05515 6, 450 (1975)
Lohöfer, G.: High-resolution inductive measurement of electrical resistivity and density of electromagnetically levitated liquid metal droplets. Rev. Sci. Instrum. 89(12) (2018)
Madison, J., Spowart, J., Rowenhorst, D., Aagesen, L.K., Thornton, K., Pollock, T.M.: Modeling fluid flow in three-dimensional single crystal dendritic structures. Acta Mater. 58(8), 2864–2875 (2010)
Mohr, M., Wunderlich, R.K., Koch, S., Galenko, P.K., Gangopadhyay, A.K., Kelton, K.F., Jiang, J.Z., Fecht, H.J.: Surface tension and viscosity of Cu50Zr50 measured by the oscillating drop technique on board the International Space Station. Microgravity Sci. Tec. 31(2), 177–184 (2019)
Nosé, S.: A unified formulation of the constant temperature molecular-dynamics methods. J. Chem. Phys. 81(1), 511–519 (1984)
Novakovic, R., Mohr, M., Giuranno, D., Ricci, E., Brillo, J., Wunderlich, R., Egry, I., Plevachuk, Y., Fecht, H.J.: Surface properties of liquid Al-Ni Alloys: Experiments Vs theory. Microgravity Sci. Tec. 32(6), 1049–1064 (2020)
Ohishi, Y., Kurokawa, K., Sun, Y. F., Muta, H.: Thermophysical properties of molten Zr1-xOx (x=0.1, 0.2) measured by electrostatic levitation. J. Nucl. Mater. 528 (2020)
Perdew, J.P., Burke, K., Ernzerhof, M.: Generalized gradient approximation made simple. Phys. Rev. Lett. 77(18), 3865–3868 (1996)
Ropo, M., Akola, J., Jones, R. O.: Collective excitations and viscosity in liquid Bi. J. Chem. Phys. 145(18) (2016)
Starr, F. W., Sastry, S., Douglas, J. F., Glotzer, S. C.: What do we learn from the local geometry of glass-forming liquids? Phys. Rev. Lett. 89(12) (2002)
Su, Y., Mohr, M., Wunderlich, R. K., Wang, X. D., Cao, Q. P., Zhang, D. X., Yang, Y., Fecht, H. J., Jiang, J. Z.: The relationship between viscosity and local structure in liquid zirconium via electromagnetic levitation and molecular dynamics simulations. J. Mol. Liq. 298 (2020)
Tan, J., Zhang, Y., Stoica, M., Kuhn, U., Mattern, N., Pan, F.S., Eckert, J.: Study of mechanical property and crystallization of a ZrCoAl bulk metallic glass. Intermetallics 19(4), 567–571 (2011)
Wada, T., Qin, F.X., Wang, X.M., Yoshimura, M., Inoue, A., Sugiyama, N., Ito, R., Matsushita, N.: Formation and bioactivation of Zr-Al-Co bulk metallic glasses. J. Mater. Res. 24(9), 2941–2948 (2009)
Wada, T., Zhang, T., Inoue, A.: Formation, thermal stability and mechanical properties in Zr-Al-Co bulk glassy alloys. Mater. Trans. 43(11), 2843–2846 (2002)
Yu, K.M., Cao, Q.P., Yu, Q., Wang, X.D., Zhang, D.X., Qu, S.X., Jiang, J.Z.: Glass forming ability and bending plasticity evolutions in Zr-Co-Al bulk metallic glasses and their structural origin. J. Non-Cryst. Solids. 488, 52–62 (2018)
Yuan, C. C., Yang, F., Kargl, F., Holland-Moritz, D., Simeoni, G. G., Meyer, A.: Atomic dynamics in Zr-(Co,Ni)-Al metallic glass-forming liquids. Phys. Rev. B. 91(21) (2015)
Zhang, T., Inoue, A., Masumoto, T.: Amorphous Zr-Al-Tm (Tm = Co, Ni, Cu) alloys with significant supercooled liquid region of over 100 K. Mater. T. JIM. 32(11), 1005–1010 (1991)
Zhang, H., Srolovitz, D.J., Douglas, J.F., Warren, J.A.: Grain boundaries exhibit the dynamics of glass-forming liquids. P. Natl. Acad. Sci. USA 106(19), 7735–7740 (2009)
Zhang, H., Xu, Q.Y., Liu, B.C.: Numerical simulation and optimization of directional solidification process of single crystal superalloy casting. Materials 7(3), 1625–1639 (2014)
