邱克强, 厉 虹, 孙 晶, 尤俊华, 任英磊, 李庆丰

(沈阳工业大学 材料科学与工程学院，沈阳 110870)

块体Cu基非晶合金自从被报道以来[1]，因其具有优异的力学性能和相对较低的材料成本而受到关注。目前通过成分设计可以获得多种 Cu基块体非晶合金[2−6]，其中Cu50Zr50二元合金可以形成直径为2 mm的非晶合金[7−9]。考虑Ti具有较低的成本和与Zr类似的性质，因此，Cu-Ti二元非晶合金已成为研究热点。但是，目前的实验结果表明，Cu-Ti二元合金还不具有制备成块体非晶合金的能力[10−11]。

目前，基于分子动力学(MD)方法对Cu-Zr二元系非晶合金原子团簇结构演化的模拟比较多[12−13]，而从凝固过程出发，对Cu-Ti二元非晶合金性能的模拟还很少，本文作者基于 WADLEY等[14]和ZHOU等[15]提出的普适嵌入原子模型(GEAM 势)，从动力学角度模拟过冷液态合金在不同温度下原子的均方位移(MSD)、偶关联函数和焓随温度的变化关系，进一步给出定压比热容与温度的函数关系式，从而判定玻璃转变的发生。

1 计算方法

1.1 势函数模型

GEAM势的表达形式如下：

式中：Fni、Fi、Fe和n为模型参数，可由结合能和体模量计算得到；ρe为平衡时的电子密度。

两体作用势可写成如下形式：

式中：r为原子间的距离；re为平衡时最近邻原子间的距离；A、B、α和β为模型参数；κ、λ为有关截断半径的附加参数。当计算合金时，合金势采用以下形式[16]：

式中：φab(r)为合金的两体势；φaa(r)和φbb(r)分别为a和b组分的两体势；fa(r)和 fb(r)分别为a和b组分的电子密度函数。Cu66Ti34二元合金的势参数如表1所列。

1.2 模拟方法

模拟过程中采用二元合金Cu66Ti34，将2 000个原子，按照比例置于立方体盒子中，并让系统在三维周期边界条件下以4×1013K/s冷却速率进行冷却，时间步长选定为2.5×1015s。……