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采用分子动力学模拟方法从均方位移、自扩散系数、径向分布函数、配位数等方面分析研究了Al_2O_3对铝熔体中杂质Fe扩散行为的影响规律。结果表明:Al_2O_3是影响铝熔体中杂质Fe扩散和富集的关键因素,随着Al_2O_3含量的增加,杂质Fe的均方位移随之下降,且随着时间的延长,均方位移的增加幅度减小,扩散系数从0.173×10~(-8) m~2/s下降到0.037×10~(-8) m~2/s,即Al_2O_3含量的增加阻碍了杂质Fe的扩散,且Al_2O_3含量阻碍杂质Fe扩散行为的倾向随着时间的延长而加剧。同时,随Al_2O_3含量的增加,径向分布函数曲线发生明显变化,曲线第一峰的高度逐渐变高,即Fe原子配位数逐渐增加,杂质Fe的聚集程度增加。分析认为Al_2O_3的存在破坏了铝熔体中原子的有序排布,改变了Fe原子的晶格畸变能和熔体的黏度,造成杂质Fe的扩散困难;Al_2O_3有利于杂质Fe的富集,为富Fe相的形成创造了有利条件。杂质Fe在铝合金组织中常以富Fe相依附于Al_2O_3周围,Al_2O_3可作为异质基底促进富Fe相的形核和生长;杂质Fe的存在形态与Al_2O_3含量有直接关系,Al_2O_3含量的减少有利于降低杂质Fe在铝熔体中的富集倾向,从而降低形成团聚的粗大富Fe相的可能性。这与分子动力学模拟结果相吻合,也说明模拟方法是可行的。
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中国有色金属学报
Year: 2023
Issue: 07
Volume: 33
Page: 2071-2080
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