B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN THÀNH TRƯNG MÔ PHỎNG HIỆN TƯỢNG GIÀ HÓA VÀ CHUYỂN PHA CẤU TRÚC TRONG KIM LOAI SẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ K H O A HỌC VẬT CHẤT • • • HÀ NÔI - 2015 • B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM HÀ NỘI • • • • NGUYỄN THÀNH TRƯNG MÔ PHỎNG HIỆN TƯỢNG GIÀ HÓA VÀ CHUYỂN PHA CẤU TRÚC TRONG KIM LOAI SẮT Chuyên ngành: Vật lí lí thuyết Vật lí toán Mã số: 60 44 01 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Hữu Kiên HÀ NỘI, 2015 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Hữu Kiên, người thầy trực tiếp bảo, hướng dẫn tận tình giảng giải cho vấn đề liên quan đến luận văn để hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giảng dạy lớp cao học Vật lý KI phòng Sau đại học, Trường đại học sư phạm Hà Nội tận tình bảo giúp đỡ tìm tòi kiến thức Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn đến gia đình, đồng nghiệp quan nơi công tác tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành khóa học cao học Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Г 1Нг _ • Tác giả LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài riêng tôi, thực hướng dẫn TS Phạm Hữu Kiên sở nghiên cứu tài liệu tham khảo Luận văn không trùng kết với tác giả công bố Nếu sai xin chịu trách nhiệm trước hội đồng Hà Nội, ngày tháng năm 2015 rr ĩ _ • ? Tác giả MỤC LỤC Danh mục ký hiệu chữ viết tắt i Danh mục bảng biểu ii Danh mục hình vẽ đồ thị .iii MỞ ĐẦU Chương TỔNG Q U A N 1.1 Vật liệu kim lo i 1.1.1 Các loại cấu trúc tinh thể kim loại 1.1.2 Cấu trúc tính chất vật liệu kim loại vô định hình 1.1.3 Mô cấu trúc vật liệu vô định hình .11 1.2 Hạt nano kim loại 15 1.2.1 Cấu trúc tính chất hạt nano 15 1.2.2 Mô hạt nano 19 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 23 2.1 Phương pháp mô 23 2.1.1 Phương pháp động lực học phân tử 23 2.1.2 Phương pháp thống kê hồi phục 29 2.2 Phương pháp dựng mẫu mô 32 2.3 Xác định hàm phân bố xuyên tâm số phối trí 34 2.4 Phương pháp xác định nguyên tử tinh th ể 37 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Hiện tượng già hóa kim loại sắt khối 40 3.2 Hiện tượng già hóa hạt nano sắt 49 3.3 Khảo sát trình tinh thể hóa mẫu sắt khối hạt nano sắt 58 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ĐLHPT Động lực học phân tử TKHP Thống kê hồi phục HPBXT Hàm phân bố xuyên tâm TSCT Thừa số cấu trúc SPT Số phối trí VĐH Vô đinh hình DANH MỤC CÁC BẢNG BIẺU Bảng 1.1 Vị trí độ cao đỉnh hàm phân bố xuyên tâm cặp, g(r) số kim loại VĐH Bảng 2.1 Các hệ số tương tác cặp Pak-Doyama iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình Hình Hình Hình 1.1 1.2 1.3 1.4 Hình 1.5 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình Hình Hình Hình 3.3 3.4 3.5 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình Hình Hình Hình Hình Hình 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 Ô mạng cấu trúc tỉnh thể lập phương tâm khối Ô mạng cấu trúc tỉnh thể lập phương tâm mặt Ô mạng cấu trúc tinh thể lục giác xếp chặt Các dạng nanoshell: a, hạt nano chứa nhiều nhân giống nhau; b, hạt nano chứa nhiều nhân khác nhau; c, hạt nano chứa lõi đồng nhất; d, hạt nano bao quanh nhiều lớp vỏ Sự biến đổi lượng (ừên) thể tích ô mô (dưới) ừong suốt trình ủ nhiệt 700 K Sơ đồ khối phương pháp ĐLHPT Sơ đồ khối phương pháp TKHP Sơ đồ minh họa chiều (2 D) vị trí đỉnh HPBXT cấu trúc VĐH Mô tả việc xác định hàm mật độ số hạt hạt nano Hình vẽ minh họa cách xác định mầm tỉnh thể mẫu vật liệu: Quả càu đen biểu diễn nguyên tử có SPT 14; Quả cầu mầu đỏ biểu diễn nguyên tử có lân cận 4; Quả cầu màu xám biểu diễn nguyên tử có lân cận HPBXT Fe khối 300 к HPBXT Fe khối 500 к 700 к theo thời gian ủ nhiệt HPBXT Fe khối 900 к theo thời gian ủ nhiệt НРВХТ Fe khối 1000 к theo thời gian ủ nhiệt Phân bố SPT mẫu Fe khối Sự phụ thuộc hàm thời gian ủ nhiệt mẫu sắt khối 500 к 700 к Sự phụ thuộc hàm thời gian ủ nhiệt mẫu sắt khối 900 к 1000K Anh chụp xếp hạt theo thời gian ủ nhiệt ngắn (a); thời gian ủ nhiệt dài (b) mẫu 900 K Anh chụp xếp nguyên tử mẫu nanoFe 300 к Phân bố SPT hạt nano Fe 300 к Phân bố p(R) hạt nano Fe 300 к Hàm ĩ]nano(r) hạt nano Fe 300K Hàm 17(r) mẫu Fe khối 300K Hàm ĩ]nano(r) hạt nano Fe 500 к 700 к 16 21 26 31 35 36 38 41 42 43 43 45 47 47 48 50 51 51 52 52 54 iv Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 318 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Phân bố SPT hạt nano Fe 500 K 700 K Sự phụ thuộc hàm thời gian ủ nhiệt hạt nano Hàm TỊnanoir) hạt nano Fe 900 K Phân bố SPT đối vói hạt nano Fe 900 K Anh chụp xếp nguyên tử theo thời gian ủ nhiệt ngắn (trên) thời gian ủ nhiệt dài hạt nano Fe 900 K Anh chụp hạt B ừong mẫu tinh thể khối Quả cầu màu đỏ biểu diễn hạt B Anh chụp hạt B mẫu hạt nano tinh thể; a) tất hạt B; b) hạt B đặt cầu với bán kính 28 Ả; c) hạt B đặt cầu với bán kính 26 Ả 54 55 55 56 57 59 60 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đe giải thích cấu trúc kim loại vô định hình mức độ vi mô, buổi ban đầu người ta dùng nhiều mô hình khác nhau, mô hình cầu cứng (hard sphere) Bemal hay mô hình cấu trúc tò tinh thể nhỏ Tuy nhiên, năm trở lại việc ứng dụng rộng rãi máy tính cho việc mô hình hoá cấu trúc kim loại hợp kim lỏng vô định hình, cấu trúc vi mô chúng thể chi tiết cho vật liệu kim loại vô định hình Chất lỏng thường tinh thể điểm nóng chảy trừ làm lạnh tạo đột ngột đến mức ngăn cản tinh thể chất lỏng chuyển sang pha thủy tinh Khi vật liệu VĐH nhận cách ủ nhiệt nhanh ủ nhiệt nhiệt độ thấp điểm nóng chảy, chúng trải qua chuyển cấu trúc ừong ừạng thái rắn khác Có hai loại chuyển này: 1/ hồi phục vật liệu rắn VĐH, vài tính chất thay đổi không đáng kể theo thời gian; 2/ tinh thể vật liệu chuyển sang trạng thái tinh thể Sự hiểu biết chế vi mô gồm chuyển pha toán quan trọng khoa học thủy tinh Hiệu ứng già hóa (ủ nhiệt) vật liệu khác tập trung nghiên cứu thực nghiệm mô thời gian dài Tuy nhiên nhiều vấn đề bỏ ngỏ cần giải thích Mô máy tính cung cấp thông tin chi tiết hồi phục tinh thể Mô ĐLHPT hiệu ứng già hóa chất siêu lạnh cho thấy thay đổi không đáng kể tính chất thống kê Tuy nhiên, tính chất động học miêu tả hiệu ứng già hóa dị thường dáng điệu không phụ thuộc vào mẫu, nghĩa thủy tinh làm lạnh nhanh đạt đến nano 52 r ( A) Hinh 3.12 Ham rjnano(r) cua hat nano Fe a 300K 0.3 Mau so I dng I6n Loi hat nano 0.2 'lr 0.1 0.0 "I -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -r 10 15 20 25 30 r(A) Hinh 3.13 Ham rj(r) doi voi mau Fe khoi d 300K 53 Hiệu ứng già hóa thấy từ hệ thấy hình 3.16 Ở thấy lượng hạt nano có xu hướng giảm nhẹ theo thòi gian ủ nhiệt Có nhĩa theo ủ nhiệt hệ trải qua ttạng thái chuẩn cân khác nhau, không đạt đến trạng thái cân thòi gian yêu càu cho tìm đến trạng thái cân nằm thang thời gian mô Khi hạt nano ủ nhiệt nhiệt độ 900 K, quan sát chuyển thành trạng thái tinh thể Như thấy hình 3.17 hàm mật độ hạt địa phương, SPT hình 3.18 cho thể thay đổi đáng kể ttong trình ủ nhiệt Đặc biệt, độ cao đỉnh thứ hai hàm TỊnanoir) tăng tò 0,11 đến 0,23 nhiều đỉnh đặt khoảng cách r lớn xuất Thêm nữa, hầu hết hạt (khoảng 75 %) có SPT 14 Kết chứng biến đổi từ cấu trúc VĐH sang tinh thể Ảnh chụp xếp hạt mẫu thời gian ủ nhiệt ngắn dài vẽ hình 3.19 Ở thấy mẫu ủ nhiệt dài có cấu trúc tinh thể dạng cầu biến dạng mạnh so với mẫu ủ nhiệt ngắn Tinh thể mẫu ủ nhiệt dài giống lưới tinh thể bcc So sánh tượng già hóa kim loại sắt khối tượng già hóa hạt nano sắt, thấy hiệu ứng già hóa có nguyên nhân tương tự nhau, ủ nhiệt nhiệt độ thấp kim loại Fe khối hạt nano Fe trạng thái chuẩn cân tự động trải qua trạng thái bền vững hơn, cụ thể trạng thái có lượng nhỏ Trong trường họp ủ nhiệt nhiệt cao quan sát thấy chuyển sang cấu trúc tinh thể dẫn đến thay đổi đáng kể HPBXT, SPT hàm mật độ hạt địa phương Nhưng khác biệt mẫu Fe khối, bề mặt mẫu xốp hơn, mật độ nguyên tử thấp hơn, tức bề mặt hạt nano cấu trúc VĐH 54 OUBU r (Ä) Hình 3.14 Hàm rỊnanoiỵ) hạt nano Fe 500 к 700 к s ố phối trí Hình 3.15 Phân bố SPT hạt nano Fe 500 к 700 к -1.26 -Ц . , . , . , . , . , . rJ О 500 1000 1500 20 00 25 00 3000 T h â i g ia n (x1 4ste p s) Hình 3.16 Sự phụ thuộc hàm thời gian ủ nhiệt hạt nano oim u Hình 3.17 Hàm 77nano(r) hạt nano Fe 900 K Tỉ lê 56 Số phối trí Hình 3.18 Phân bố SPT hạt nano Fe 900 K 57 Hình 3.19 Ảnh chụp xếp nguyên tử theo thời gian ủ nhiệt ngắn (trên) thời gian ủ nhiệt dài (dưới) hạt nano Fe 900 K 58 3.3 Khảo sát trình tỉnh thể hóa mẫu sắt khối hạt nano sắt Trong mục này, chứng trình bày chế tinh thể hóa mẫu sắt khối hạt nano sắt phương pháp trực quan hóa chiều (3D) Theo lý thuyết tinh thể hóa cổ điển, tinh thể hóa gồm hai giai đoạn: giai đoạn thứ mầm tạo thành giai đoạn thứ hai mầm tinh thể tạo thảnh giai đoạn thứ lớn dần tạo thành đám tinh thể Quá trình tinh thể tương tự mẫu sắt quan sát mô Để nghiên cứu chế tinh thể hóa mẫu sắt khối hạt nano sắt tiến hành khảo sát đặc tính nguyên tử ừong mẫu mô Để thuận tiện, gọi nguyên tử có SPT 14 nguyên tử tinh thể (như trình bày chương 2) kí hiệu nguyên tử A Kết mô cho thấy rằng, theo thời gian mô phỏng, nguyên tử A liên kết với nguyên tử lân cận gàn tạo thành đám tinh thể Sau đám gồm nguyên tử A lớn lên trải rộng toàn không gian mô Các nguyên tử lại có SPT khác 14 kí hiệu nguyên tử B (nguyên tử VĐH) Sau thời gian ủ nhiệt đủ dài, số nguyên tử B trở lên không phụ thuộc vào thời gian mô chúng biểu diễn sai hỏng cấu trúc giống nút khuyết (vacancy) biên hạt Hình 3.20 cho thấy ảnh chụp nguyên tử B (nguyên tử VĐH) mẫu sắt khối tinh thể (mẫu ủ nhiệt đủ dài trình tinh thể hóa xảy hoàn toàn) Hình 3.20 cho thấy nguyên tử B phân bố không đồng không gian mô chúng có xu hướng nhóm lại thành đám nhỏ, YÌ sai hỏng điểm (nút khuyết) không tạo thành mô Từ phân tích phân bố nguyên tử B mẫu khối trực quan hóa 3D, thấy nguyên tử A (mầm tinh tỉnh thể) xuất phát triển cách ngẫu nhiên không 59 gian mô Tương tự nguyên tử B, nguyên tử A xuất phát triển không đồng toàn không gian mô Hình 3.20 Ảnh chụp hạt Đ mẫu tinh thể khối Quả cầu mầu đỏ bỉểu diễn hạt B 60 Hình 3.21 Ảnh chụp hạt в mẫu hạt nano tinh thể; a) tất hạt B; b) hạt В đặt cầu với bán kính 28 Â; c) hạt в đặt cầu với bán kính 26 Ẳ 61 Hình 3.21 cho thấy ảnh chụp 3D nguyên tử B bên hạt nano trường họp Trường họp thứ ảnh chụp tất hạt B hạt nano Hai trường họp lại vẽ nguyên tử B nằm cầu có bán kính 28 Ả 26 Ả Hình vẽ 3.21 cho thất rõ ràng rằng, tinh thể hóa dẫn đến hầu hết nguyên tử B nằm vùng bề mặt hạt nano, cụ thể với cầu có bán kính 26 Â số nguyên tử B phân bố có mật độ nhỏ nhiều so với số nguyên tử B bên cầu bán kính 28 Â toàn hạt nano Hơn nữa, vài nguyên tử B đặt khoảng cách nhỏ 26 Ả tính từ tâm hạt nano Các nguyên tử B phân bố không đồng cầu có bán kính 26 Â chúng gộp lại thành đám nhỏ có kích thước khác Từ phân tích phân bố nguyên tử B, thấy hạt nano tinh thể hóa nguyên tử A tập trung chủ yếu bên ừong lõi hạt nano tương tự nguyên tử B, nguyên tử A phân bố không đồng lõi hạt nano Như vạy hạt nano tinh thể nhận gồm hai phần: phần lõi với cấu trúc gần vói cấu trúc mạng tinh thể BCC phần yỏ (bề mặt) có cấu trúc tương tự cấu trúc VĐH Kết mô trình tinh thể hóa mẫu sắt khối hạt nano sắt rằng, tinh thể hóa mẫu sắt khối nguyên tử A xuất phát triển ngẫu nhiên ừong không gian mô Trong hạt nano, nguyên tử A xuất phát triển trải rộng lớp vỏ hạt nano Kết hạt nano tinh thể có hai phần: phần lõi tinh thể phần vỏ VĐH 62 KẾT LUẬN • Dưới số kết mà luận văn đạt hướng nghiên cứu luận văn Kết luận văn Mau khối hồi phục nhanh có trạng thái khác trạng thái mẫu cân (mẫu ủ nhiệt tương đối dài) Khi mẫu ủ nhiệt nhiệt độ thấp, cấu trúc VĐH Đặc trưng cấu trúc HPBXT SPT không thay đổi suốt trình ủ nhiệt Sự già hóa có nguyên nhân xếp lại hạt (nguyên tử) địa phương dẫn đến giảm không đáng kể lượng hệ Hệ tự động trải qua trạng thái chuẩn cân khác Khi mẫu ủ nhiệt độ cao quan sát tinh thể sắt VĐH Hệ trải qua ba giai đoạn sau: 1/ Sự hồi phục mẫu VĐH; 2/ Sự chuyển từ trạng thái VĐH sang trạng thái tinh thể; 3/ Sự hồi phục mẫu tinh thể nhận từ giai đoạn Hạt пало hồi phục nhanh có cấu trúc VĐH bao gồm bề mặt (lớp vỏ) lõi Lõi có mật độ hàm mật độ số hạt giống mẫu khối VĐH Hiệu ứng già hóa có nguyên nhân tương tự trường hợp mẫu khối Theo ủ nhiệt nhiệt độ thấp hạt nano trạng thái chuẩn cân tự động trải qua trạng thái bền vững (trạng thái có lượng nhỏ hơn) Trường hợp ủ nhiệt cao quan sát thấy chuyển pha từ VĐH sang pha tinh thể dẫn đến thay đổi đáng kể SPT hàm mật độ hạt địa phương Mau tinh thể hóa nhận theo ủ nhiệt chứa hai loại hạt Nguyên tử A có SPT 14 nguyên tử в miêu tả sai hỏng cấu trúc lưói tinh thể Nguyên tà В phân bố không đồng mẫu, hợp thành đám Đối với hạt nano hầu hết nguyên tử в định xứ vùng bề mặt 63 Vấn đến cần nghiên cứu Luận văn nghiên cứu hiệu ứng già hóa sắt khối hạt nano sắt Luận văn giải thích trình tinh thể hóa hạt nano sắt kim loại sắt khối Tác giả tiếp tục hướng nghiên cứu để giải thích có hệ thống hiệu ứng già hóa vật liệu khác (Ni, Fe-B, Fe-P ) giải thích chế tinh thể hóa vật liệu 64 TÀI LIỆU ■ THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Văn Đức (2014), Mô cấu trúc chuyển pha kim loại, Luận văn Thạc sĩ vật lí lí thuyết vật lí toán, Trường Đại học sư phạm Hà Nội I Nguyễn Thế Khôi - Nguyễn Hữu Mình (1992), Giáo trình vật lỉ chất rắn, nhà xuất giáo dục Phạm Hữu Kiên (2011), Mô chế khuếch tán bubbles vật liệu kim loại vô định hình, Luận án Tiến sĩ Vật lý kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội Tiếng Anh Arsenautl R.J., Beeler J.R., Esterling D.M (1988), Computer simulation in materials science, Taos Books, Santa Fe, NM, U.S.A A Grandjean, p Blanchard, and Y Limoge (1997), Activation volume for Hf diffusion in an amorphous Nio.54Zro.46 alloy, Physical Review Letters 28, pp 697-700 A Hirata et al (2007), Change of nanostructure (Feo.5Coo.5)72B2oSÌ4Nb4 metallic glass on annealing, M a te r ia ls in S c ie n c e Forum 2077, pp 539-543 Baer D.R., Pederson L.R., Thomas M.T (1981), Phosphorus diffusion in Fe-Ni-based amorphous alloys, Materials Science and Engineering, 48, pp 283-290 Belashchenko D.K (1999), Diffusion mechanisms in disordered systems: computer simulation, Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 42, pp 297319 65 Belashchenko D K (1985), Structure of liquid and amorphous metals, Moscow, Metalurgy 185, pp 68-70 10 Bernal J.D (1960), Geometry o f the structure ofmonoatomic liquids, Nature 185, pp 68-70 11 D K Belashchenko (1985), Structure of liquid and amorphous metals, Moscow, Metalurgy 185, pp 68-70 12 Evteev A.V., Kosilov A.T., Levchenko E.V (2004), Atomic Mechanisms o f Pure Iron Vitrification, Journal o f Experimental and Theoretical Physics, 99, pp 522-529 13 Evteev A.V., Kosilov A.T., Levchenko E.V., Logachev O.B (2006), Influence o f Liquid-Glass Transition on Diffusion and in ComputerSimulated Iron, Defect Diffusion Forum, 249, pp 97-104 14 Hoang V.V., Cuong N.H (2009), Local icosahedral order and thermodynamics o f simulated amorphous Fe, Physica B, 404, pp 340346 15 G Dereli (1994), A Monte-Carlo simulation o f the growth of amorphous slicon, Sixth international conference on the structure of Non - Crystalline Materials, Praha, Aug 16 Pak H.M., Doyama M (1969), Journal of the Faculty of Engineering, The University of Tokyo Series B, 30, pp 111-120 17 Hoang V.V., Van T.B., Hung P.K (2001), Simulation o f structural and magnetic inhomogeneities o f amorphous Ni-P alloys, Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials, 9, pp 5-20 18 Hung P.K., Nguyen P.N., Belashchenko D.K (1998), Computer simulation o f amorphous alloys Cojoo.xPx and C081.5B 18.5, Izv Akad Nauk SSSR, Metally, 2, pp 118-121 66 19 Hung P.K., Hue H.V., Vinh L.T (2006), Simulation study o f pores and pore cluster in amorphous alloys Com-xBx and Fem-yPy, Journal of Non-Crystalline Solids, 352, pp 3332-3338 20 J F Sadoc, J Dixmier, Aguinier (1973), Theoretical calculation of dense random packings of equal and non-equal sized hard spheres applications to amorphous metallic alloys, Journal of Non-Crystalline Solids 12, pp 46-60 21 Kien P.H (2013), Local Structural and Tracer Diffusion Mechanism in Amorphous Fe-based Alloys, British Journal of Applied Science & Technology, 3(4), pp 789-798 22 M Mihalkovic, P Mrafko (1996), Quasicrystal structure modeling, Ninth International Conference on Rapidly Quenched and Metastable Materials, Bratislava, Slovakia, Aug pp 25-30 23 P K Leung, J G Wright (1974), Structural investigations of amorphous transition elenment films, Philosophical Magazine 30 (5), pp 995-1008 24 R Yamamoto and M Doyama (1979), The polyhedron and cavity analyses of a structural model o f amorphous iron, Journal of Physics F: Metal Physics 9, pp 617-627 25 R A Johnson (1989), Alloy models with the embedded atom method, Physical Revew B 39, pp 12554-12559 26 T Fujiwara and Y Ishii (1980), Structural analysis o f models for the amorphous metallic alloy Fe100.xPx, Journal of Physics F: Metal Physics 10, pp 1901-1911 27 Vo Van Hoang and Nguyen Hung Cuong (2009), Local icosahedral order and thermodynamics o f simulated amorphous Fe, Physica B 404, pp 340-346 [...]... trưng cấu trúc và quá chuyển pha cấu trúc ừong vật liệu kim loại sắt Từ các mô hình mô phỏng, chúng tôi sẽ xác định được tính chất cấu trúc, hiệu ứng già hóa của kim loại sắt khối và hạt nano sắt Kết quả mô phỏng của Luận văn sẽ cung cấp dữ liệu quan trọng và những dự đoán cần thiết về đặc trưng cấu trúc, hiệu ứng già hóa và cơ chế tinh thể ừong vật liệu kim loại cho các nghiên cứu thực nghiệm và nghiên... hưởng đến khả năng làm việc của nó trong thực tế Cho đến bây giờ, hiệu ứng già hóa hạt nano VĐH mới chỉ có vài công trình nghiên cứu và thông tin về sự chuyển pha cấu trúc ở mức độ nguyên tử ừong hạt nano VĐH còn nhiều vấn để càn giải thích và cần có thêm những nghiên cứu tiếp theo Luận văn lựa chọn đề tài Mô phỏng hiện tượng già hóa và chuyển pha cấu trúc trong kim loại sắt nhằm có thêm những hiểu biết... pháp nghiên cứu Luận văn sử dụng phương pháp mô phỏng TKHP, ĐLHPT, phương pháp phân tích vi cấu trúc và phương pháp trực quan hóa 4 Chương 1 TỎNG QUAN Trong chương này tôi trình bày tồng quan về các loại cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại, cấu trúc và tính chất vật liệu kim loại vô định hình, các kết quả mô phỏng cấu trúc về vật liệu vô định hình Cuối cùng chúng tôi trình bày cấu trúc cũng như... hình; 3/ Giải thích được cơ chế tinh thể hóa hạt nano kim loại 3 3 Nhiệm yụ nghiên cứu - Khảo sát được vi cấu trúc của sắt VĐH - Nghiên cứu cơ chế già hóa của sắt VĐH và hạt nano sắt - Giải thích được cơ chế tinh thể hóa của mẫu sắt khối và hạt nano 4 Đổi tưạng và phạm vỉ nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận văn là vật liệu kim loại sắt khối và hạt nano sắt trong dải nhiệt độ từ 250 K đến 1200 K... máy tính cho việc mô hình hoá cấu trúc của kim loại và họp kim lỏng và VĐH, cấu trúc vi mô của chúng đã được thể hiện khá chi tiết cho từng vật liệu kim loại VĐH Mô hình mô phỏng đơn giản nhất của kim loại VĐH là mô hình xếp khít các quả cầu cứng Finney (1970) Mô hình này cho tỉ số các pic Tị/ri của HPBXT, g(r) lớn hơn giá trị thực nghiệm Cụ thể, r2/ĩi = 1,73 so với tỉ số 1,67 của kim loại Fe VĐH Ngoài... Những thông tin quan trọng về các loại cấu trúc tinh thể kim loại, cấu trúc và tính chất vật liệu kim loại vô định hình, mô phỏng cấu trúc vật liệu vô định hình sẽ được nhắc đến dưới đây Cấu trúc kim loai vô đinh hình: Kim loai VĐH tinh khiết như Cr, Mn, I « • 7 7 Fe và Co có thể nhận được bằng cách phun bụi kim loại lỏng lên một đĩa được làm lạnh đến nhiệt độ 4 K sắt VĐH ổn định khi độ dày của màng... cứng và độ bền vững lớn đặc trưng Các đại lượng liên quan đến độ cứng và độ bền của một số họp kim VĐH phụ thuộc rất nhiều vào thành phần hoá học của hợp kim Với họp kim cùng loại kim loại nền, thì độ bền vững phụ thuộc vào loại và nồng độ các nguyên tố á kim như B, p .v.v Hay phụ thuộc vào nồng độ nguyên tố á kim thứ hai được đưa thêm vào (độ cứng phụ thuộc rất mạnh vào loại và nồng độ chất pha thêm vào)... trình xảy ra trong vật liệu khối và trong hạt nano kim loại khi thay đổi nhiệt độ và tiến hành ủ nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau 2 Mục đích nghiên cứu Mục đích của luận văn là: 1/ Khảo sát được vi cấu trúc của sắt khối và hạt nano sắt trong dải nhiệt độ từ 250 K đến 1200 K bằng phương pháp mô phỏng động lực học phân tử; 2/ Nghiên cứu hiệu ứng già hóa (quá trình ủ nhiệt) của sắt khối và hạt nano sắt vô định... có nhiệt độ tới hạn cao và có tính dẻo là mong muốn lớn của giới khoa học, hợp kim VĐH có độ bền và độ dẻo cao là đối tượng được chú ý ừong nhiều lĩnh vực siêu dẫn Hiện tượng siêu dẫn được phát hiện vào khoảng hơn 50 năm trước đây trên màng mỏng Bi có nhiệt độ tới hạn của siêu dẫn khá cao Từ đó, hiện tương siêu dẫn được phát hiện trong nhiều kim loại và hợp kim khác Các kim loại VĐH siêu dẫn nhận được... TSCT của các kim loại này cũng rất giống nhau Vị trí các cực đại (tỉ số vị trí các cực đại thứ 2, 3, 4 và 5 so với cực đại thứ nhất), các tỉ số Ij/r i (i = 2, 3, 4 và 5), đối với các kim loại VĐH khác nhau là gần tương tự nhau Điều này cho thấy, sự gần gũi về mặt cấu trúc của kim loại VĐH, đây cũng là một đặc điểm đặc biệt của cấu trúc các kim loại VĐH tinh khiết 9 Môt sổ tính chất của kim loai vô