Zn-Mg合金的结构分析和Zn-Mg扩散体系的物相分布

doi:10.3866/PKU.WHXB201206131

物理化学学报 >> 2012, Vol. 28 >> Issue (09): 2037-2043.doi: 10.3866/PKU.WHXB201206131

Zn-Mg合金的结构分析和Zn-Mg扩散体系的物相分布

高帅, 吴永全, 沈通, 张宁, 赖莉珊

上海大学, 上海市现代冶金及材料制备重点实验室, 上海200072

收稿日期:2012-03-22 修回日期:2012-06-13 发布日期:2012-08-02
通讯作者: 吴永全 E-mail:yqwu@staff.shu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51174131, 50974083), 国家自然科学基金和上海宝钢集团公司联合资助项目(50774112), 上海市青年科技启明星计划(07QA14021), 长江学者和创新团队发展计划(IRT0739)及上海市教育委员会科研创新项目(09YZ24)资助

Analysis of Zn-Mg Alloy Structure and Phases Distribution of Zn-Mg Diffusion System

GAO Shuai, WU Yong-Quan, SHEN Tong, ZHANG Ning, LAI Li-Shan

Shanghai Key Laboratory of Modern Metallurgy & Materials Processing, Shanghai University, Shanghai 200072, P. R. China

Received:2012-03-22 Revised:2012-06-13 Published:2012-08-02
Contact: WU Yong-Quan E-mail:yqwu@staff.shu.edu.cn
Supported by:
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (51174131, 50974083), Joint Funds of National Natural Science Foundation of China-Shanghai Baosteel Corporation, China (50774112), Shanghai Rising-Star Program, China (07QA14021), Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University, China (IRT0739), and Innovation Program of Shanghai Municipal Education Commission, China (09YZ24).

摘要/Abstract

摘要：

分子动力学(MD)模拟常采用径向分布函数(RDF)、Honeycutt-Anderson (HA)键型指数法、原子团类型指数法(CTIM)表征物相的微观结构. 本文依据CTIM 理论, 对CTIM 进一步发展, 使CTIM 不仅能够表征bcc\fcc\hcp\非晶体, 也能表征其它晶系的晶体结构. 本文采用CTIM 完成Zn-Mg 合金标准晶体的结构表征和Zn-Mg扩散体系物相分布的分析. 结果表明: 合金组元的CTIM指数不仅反映了Mg₂₁Zn₂₅、MgZn₂、Mg₂Zn₁₁晶体结构的差异, 也说明了Mg₄Zn₇、MgZn₂晶体结构十分相近. Zn-Mg扩散体系两步法模拟后, 体系两端交替分布着hcp 与fcc 结构; 体系中部形成大量的非晶体; Zn原子端交替分布着hcp 与fcc 结构的界面区域主要是Zn12-C类原子.

关键词: 原子团类型指数法, Zn-Mg合金, 晶体结构, 物相分布, 两步法模拟

Abstract:

Molecular dynamics (MD) simulations usually analyze the structure of a phase by radial distribution function (RDF), the Honeycutt-Anderson (HA) bond pair analysis, and the cluster-type index method (CTIM). In this paper, we improve CTIM to allow the characterization of more kinds of crystal structure besides bcc\fcc\hcp\non-crystal based on the theory of CTIM. The crystal structures of Zn-Mg alloys have been characterized and the phase distribution of the Zn-Mg diffusion system has been analyzed by CTIM. The results show that the CTIM integers can reveal differences between the Mg₂₁Zn₂₅, MgZn₂, and Mg₂Zn₁₁ structures, and similarities between the Mg₄Zn₇ and MgZn₂ structures. Using a two-step simulation on the Zn-Mg diffusion system, fcc and hcp crystals occur at both extremes of the system and there are many non-crystal phases in the middle of the system. In addition, our results show that the interface structure of fcc and hcp crystals on the Zn side is mainly Zn12-C.

Key words: Cluster-type index method, Zn-Mg alloy, Crystal structure, Phases distribution, Two-step simulation

高帅, 吴永全, 沈通, 张宁, 赖莉珊. Zn-Mg合金的结构分析和Zn-Mg扩散体系的物相分布[J]. 物理化学学报, 2012, 28(09): 2037-2043.

GAO Shuai, WU Yong-Quan, SHEN Tong, ZHANG Ning, LAI Li-Shan. Analysis of Zn-Mg Alloy Structure and Phases Distribution of Zn-Mg Diffusion System[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2012, 28(09): 2037-2043.

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201206131

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2012/V28/I09/2037

参考文献

(1) Wang, D.; Xiao, B. L.; Ma, Z. Y.; Zhang, H. F. Scripta Materialia 2009, 60, 112. doi: 10.1016/j.scriptamat.2008.09.014
(2) Virtanen, S.; Wloka, J.; Hack, T. Corrosion Science 2007, 49,1437. doi: 10.1016/j.corsci.2006.06.033
(3) Kojima, R.; Susa, M. Science and Technology of Advanced Materials 2004, 5, 677. doi: 10.1016/j.stam.2004.03.011
(4) Swiler, T. P.; Loehman, R. E. Acta Materialia 2000, 48, 4419.doi: 10.1016/S1359-6454(00)00228-7
(5) Gao, Y. F.; Yang, Y.; Sun, D. Y.; Asta, M.; Hoyt, J. J. Journal of Crystal Growth 2010, 312, 3238. doi: 10.1016/j.jcrysgro.2010.07.051
(6) Kariyazaki, H.; Aoki, T.; Izunome, K.; Sueoka, K. Journal of Applied Physics 2010, 107, 113509. doi: 10.1063/1.3407525
(7) Chen, F. F.; Zhang, H. F.; Qin, F. X.; Hu, Z. Q. Journal of Chemical Physics 2004, 120, 1826. doi: 10.1063/1.1636452
(8) Nestler, B.; Selzer, M.; Danilov, D. J. Phys. -Condes. Matter2009, 21, 464107. doi: 10.1088/0953-8984/21/46/464107
(9) Adya, A. K.; Neilson, G.W.; Okada, I.; Okazaki, S. Mol. Phys.1993, 79, 1327. doi: 10.1080/00268979300102001
(10) Soules, T. F. Journal of Chemical Physics 1979, 71, 4570. doi: 10.1063/1.438210
(11) Hoshino, K.; vanWering, J. J. Journal of Physics F-Metal Physics 1988, 18, L23.
(12) Liska, M.; Perichta, P.; Nagy, L. T. J. Non-Cryst. Solids 1995,192, 309. doi: 10.1016/0022-3093(95)00366-5
(13) Liu, C. S.; Xia, J. C.; Zhu, Z. G.; Sun, D. Y. Journal of Chemical Physics 2001, 114, 7506. doi: 10.1063/1.1362292
(14) Qi, D.W.;Wang, S. Physical Review B 1991, 44, 884. doi: 10.1103/PhysRevB.44.884
(15) Liu, J.; Zhao, J. Z.; Hu, Z. Q. Applied Physics Letters 2006, 89,031903. doi: 10.1063/1.2222335
(16) Jakse, N.; Pasturel, A. Physical Review Letters 2003, 91,195501. doi: 10.1103/PhysRevLett.91.195501
(17) Honeycutt, J. D.; Andersen, H. C. Journal of Physical Chemistry 1987, 91, 4950. doi: 10.1021/j100303a014
(18) Yi, X. H.; Liu, R. S.; Tian, Z. A.; Hou, Z. Y.;Wang, X.; Zhou, Q.Y. Acta Phys. Sin. 2006, 55, 5386. [易学华, 刘让苏, 田泽安,侯兆阳, 王鑫, 周群益. 物理学报, 2006, 55, 5386.]
(19) Zhou, L. L.; Liu, R. S.; Hou, Z. Y.; Tian, Z. A.; Lin, Y.; Liu, Q.H. Acta Phys. Sin. 2008, 57, 3653. [周丽丽, 刘让苏, 侯兆阳,田泽安, 林阳, 刘全慧. 物理学报, 2008, 57, 3653.]
(20) Lin, Y.; Liu, R. S.; Tian, Z. A.; Hou, Z. Y.; Zhou, L. L.; Yu, Y. B.Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 250. [林艳, 刘让苏, 田泽安, 侯兆阳, 周丽丽, 于亚斌. 物理化学学报, 2008, 24, 250.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20080212
(21) Yi, X. H.; Liu, R. S.; Tian, Z. A.; Hou, Z. Y.; Li, X. Y.; Zhou, Q.Y. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 2008, 18, 33. doi: 10.1016/S1003-6326(08)60007-2
(22) Liu, R. S.; Liu, F. X.; Dong, K. J.; Zheng, C. X.; Liu, H. R.;Peng, P.; Li, J. Y. Chin. J. Chem. Phys. 2004, 17, 722.
(23) Liu, F. X.; Liu, R. S.; Hou, Z. Y.; Liu, H. R.; Tian, Z. A.; Zhou,L. L. Ann. Phys. 2009, 324, 332. doi: 10.1016/j.aop.2008.10.010
(24) Zhang, X. M.; Yang, L. H.;Wu, Y. Q.; Shen, T.; Zheng, S. B.;Jiang, G. C. Acta Phys. Sin. 2008, 57, 2392. [张先明, 杨立红,吴永全, 沈通, 郑少波, 蒋国昌. 物理学报, 2008, 57, 2392.]
(25) Wang, Z. K.;Wu, Y. Q.; Shen, T.; Liu, Y. H.; Jiang, G. C. Acta Phys. Sin. 2011, 60, 086105. [王召柯, 吴永全, 沈通, 刘益虎, 蒋国昌. 物理学报, 2011, 60, 086105.]

[1]	陈鲜红, 阮鹏超, 吴贤文, 梁叔全, 周江. 水系锌二次电池MnO₂正极的晶体结构、反应机理及其改性策略[J]. 物理化学学报, 2022, 38(11): 2111003 - .
[2]	荆子君, Khai Chen Tan, 何腾, 于洋, 裴启俊, 王金涛, Wu Hui, 陈萍. 吡咯锂的合成、表征及晶体结构[J]. 物理化学学报, 2021, 37(11): 2009039 - .
[3]	周孟雪, 任宁, 张建军. 2, 4, 6-三甲基苯甲酸与5, 5'-二甲基-2, 2'-联吡啶构筑的系列镧系超分子配合物的晶体结构、热分解机理和性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 2004071 - .
[4]	黎建,林聪,林建华,孙俊良. X射线晶体学结合电子晶体学在复杂无机晶体结构解析中的应用[J]. 物理化学学报, 2020, 36(1): 1907052 - .
[5]	谢安,王芝,吴荞宇,程丽萍,骆耿耿,孙頔. 夹心三明治结构的二十五核银硫簇合物[Ag₂₅(SC₆H₄Prⁱ)₁₈ (dppp)₆](CF₃SO₃)₇·CH₃CN：结构表征及光学性能[J]. 物理化学学报, 2018, 34(7): 776 -780 .
[6]	郑有坤,姜晖,王雪梅. 多策略可控合成原子精度合金纳米团簇[J]. 物理化学学报, 2018, 34(7): 740 -754 .
[7]	韩雪,杨进,刘莹莹,马建方. 三氮唑取代杯[4]芳烃配位聚合物的合成与荧光性能[J]. 物理化学学报, 2018, 34(5): 476 -482 .
[8]	赵顺省,李兰兰,刘向荣,丁作成,杨再文. 三种2-羟基-1-萘醛酰腙的晶体结构、热分解及其与CT-DNA的相互作用[J]. 物理化学学报, 2017, 33(2): 356 -363 .
[9]	霍建霞,宋素伟,靳成伟,任宁,耿丽娜,张建军. 配合物[Eu(4-MOBA)₃(terpy)(H₂O)]₂的合成、表征、热分解机理及性质[J]. 物理化学学报, 2016, 32(4): 901 -906 .
[10]	李静,陈丽珍,王建龙,兰贯超,侯欢,李满. 合成黑索今中副产物3, 5-二硝基-1-氧-3, 5-二氮杂环己烷的晶体结构及热分解动力学[J]. 物理化学学报, 2015, 31(11): 2049 -2056 .
[11]	李婕, 熊萍萍, 步怀宇, 陈三平. 4-(1H-1,2,4-三唑-1-亚甲基)苯甲酸过渡金属配合物的合成、结构、抑菌活性及DNA裂解活性[J]. 物理化学学报, 2014, 30(7): 1354 -1362 .
[12]	陈来, 陈实, 胡道中, 苏岳锋, 李维康, 王昭, 包丽颖, 吴锋. 不同组分下富锂正极材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_0.5Mn_0.5O₂(x=0.1-0.8)的晶体结构与电化学性能[J]. 物理化学学报, 2014, 30(3): 467 -475 .
[13]	华小辉, 李维红, 徐怡庄, 吴瑾光. Co(II)与烟酸类分子形成的配位聚合物的晶体结构与孔道稳定性[J]. 物理化学学报, 2012, 28(08): 1815 -1822 .
[14]	杜晓明, 李武会, 黄勇, 吴尔冬. Mg-Ti-H 体系晶体结构与相稳定性的第一性原理计算[J]. 物理化学学报, 2011, 27(12): 2793 -2798 .
[15]	周爱军, 崔恒冠, 李晶泽, 赵新兵. 感应熔炼高锰硅的结构和形貌特性[J]. 物理化学学报, 2011, 27(12): 2915 -2919 .

Zn-Mg合金的结构分析和Zn-Mg扩散体系的物相分布

Analysis of Zn-Mg Alloy Structure and Phases Distribution of Zn-Mg Diffusion System

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0