铁碳体系相变分子动力学模拟研究(2)

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4.1 Meyer-Entel-势的测试 15

4.1.1 晶格常数及原子间结合能 15

4.1.2 体弹模量的测定 16

4.1.3 bcc 体系中空位形成能的计算 16

4.1.4 bcc 和 fcc 相平衡温度的计算 18

4.2 铁-碳合金的相变模拟 18

4.2.1 驰豫分析 18

4.2.2 含碳量与晶格常数的关系 19

4.2.3 由温度变化引发的铁-碳合金的相变（及 CNA 的优化） 21

总结 28

致谢 29

参考文献 30

1 绪论

1.1 研究的目的和意义

距今 3000 多年之前钢铁就已经成为了人类历史中使用最多的材料和最重要的结构材料。无论是从生产规模、资源程度、加工性等方面，还是从环境和回收利用率等方面考虑研究，我们发现钢铁产品人类的生活发展中一直都是必选的材料。伴随着钢铁工业技术的大幅度进步使其在人类生活中的作用越来越重要，这进一步巩固和提高了钢铁工业在我国现阶段国民经济发展中重要的地位和影响。从我国现有的发展情况来看，钢铁工业正蓬勃而快速的发展，而且在全球经济一体化的竞争中，我国现有的的钢铁行业还将发展成为世界上最具竞争力的产业。对于一个拥有着近 14 亿人口的大国，我国钢铁工业要必须保持一定的发展规模才能满足我国整个国民经济发展的需要以此来实现我国的工业化。因此无论是现今还是将来，钢铁工业是我国离不开的最重要的产业。

然而随着科技水平的飞速发展，人们对钢铁材料的性能提出了越来越高的要求。众所周知，微观组织决定宏观性能，而相变决定材料微观结构的变化，因此了解相变对于控制材料微观结构，对提高材料性能具有重要的意义。据此，我们有必要研究铁碳体系材料的相变行为。论文网

1.2 文献综述

1.2.1 钢铁的定义

1.2.2 钢铁的分类

1.2.3 铁碳合金的各相

1.2.4 相变

1.2.6 相关文献

2 研究方法：分子动力学

2.1 分子动力学基础

分子动力学是一门结合物理、化学以及数学的综合性技术。该方法主要是依靠牛顿力学来模拟分子体系中原子的运动，分子动力学认为原子核主要在其他原子核和电子的作用下运动，假定分子是根据牛顿的运动定律来运动的，在分子体系的不同状态构成的系统中随机抽取样本，以此来计算体系的构型积分，并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量和其他宏观性质。对于非平衡状态，需运用到我们的分子动力学模拟，这就为研究结构相变提供了方便。

2.1.1 分子动力学计算流程图

图 2.1.1 分子动力学流程图

2.1.2 分子动力学原理

根据分子动力学所描述的，其总是假定原子的运动服从某种确定的规律，这种规律可以遵从牛顿方程、拉格朗日方程或哈密顿方程所确定的规律，也就是说原子的运动和已经确定的轨迹联系在一起。我们为了进行分子动力学模拟首先要了解原子间的相互作用势（EMS）。在分子动力学模拟中，我们可以采用 EAM 原子嵌入势。下面对分子动力学的基本原理进行分析：