典型纯金属凝固过程中的Ostwald分步形核机制及结构遗传性

项目名称： 典型纯金属凝固过程中的Ostwald分步形核机制及结构遗传性

项目编号： No.51374141

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 矿业工程

项目作者： 吴永全

作者单位： 上海大学

项目金额： 83万元

中文摘要： 凝固过程控制是材料制备设计过程（如"材料基因组"计划）中至关重要的一个环节。最新研究结果显示：许多凝固过程，如深过冷条件下的凝固，不是"一步到位"，而是分步行核，中间会出现大量亚稳相。这种现象严重冲击了目前仍然通用的经典行核理论（Classical Nucleation Theory, CNT），急需对该理论进行修正。本项目拟通过对典型的bcc-Fe、hcp-Mg、fcc-Al三种纯金属的凝固过程（形核过程）进行计算机模拟、光谱分析以及理论模型研究，从中制定完整的Ostwald分步行核机制。具体内容包括：原子标定技术的构建；通过第一性原理计算，构建孤立和均匀场条件下的团簇壳层结构模型；通过分子动力学模拟和光谱分析三种纯金属在不同冷却速度下的形核及晶核长大情况，总结形核过程中的系列关键参数；按照CNT的推导思路，从热力学角度构建完整的分步形核理论，并从中总结作为亚稳相孪晶结构的遗传特性。

中文关键词： 分步形核；结构演化；形核理论；纯金属；

英文摘要： One of the significant problems in the process of designing and manufacturing materials (e.g. Materials Genome Initiative, MGI) is how to control solidification process. In the past, we learned the description of solidification and nucleation process from

英文关键词： Ostwald step rule；structrual evolution；Nucleation theory；simple metal；