高压下Ce70Al10Cu20熔体结构和扩散行为的分子动力学研究

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我们采用第一性原理方法,对高压下Ce70Al10Cu20熔体的结构和扩散行为进行了理论研究。研究结果表明,在加压的条件下,熔体的短程有序性和扩散系数发生的异常的变化。通过结构分析发现,在熔体中存在两种不同半径的Ce原子:大半径的Ce和小半径的Ce。随着压力的增大,大半径的Ce原子逐渐转化为小半径的Ce。当压力超过4.6GPa的时候,小半径的Ce原子占主导。在常压下,Al原子周围具有较强的五次对称性或二十面体有序性而Cu原子有序性很弱。随着Ce半径减少,Cu原子周围团簇的二十面体有序性增强,甚至强于Al原子周围的二十面体有序性。这种增强的二十面体有序性大大地迟滞了Cu原子的扩散。我们的理论计算结果能够帮助我们理解,加压的条件下结构和动力学行为的关联,同样能够解释实验上观察到的Ce基非晶合金在加压条件下的结构转变。
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