王炜婷 王 昊 鲁晓刚,

(1.上海大学材料基因组工程研究院，上海 200444; 2.上海大学材料科学与工程学院，上海 200444)

镍基高温合金具有优良的机械性能、耐腐蚀和抗氧化性能，在航空发动机及工业汽轮机等领域应用广泛[1]。现代燃气涡轮发动机有50%以上质量的材料采用高温合金，其中镍基高温合金的用量在发动机材料中约占40%。通过合理的热处理该类合金能够获得极其优异的高温力学性能，而很多热处理工艺都会受扩散过程的控制，如凝固、均匀化、析出、连接、涂层的修复与保护等。在材料使用过程中(特别是高温使用时)，扩散过程往往决定了结构及性能的稳定性。此外，通过有目的地控制扩散过程的进行，还可以促进一些亚稳平衡相和微观组织的形成，从而制备出性能更加优异的材料[2]。但由于扩散数据的试验测定繁琐、耗时，目前镍基合金体系的扩散系数试验数据十分有限，尤其是液态镍基合金的。因此，本文采用嵌入原子法EAM(embedded- atom method)势函数和修正嵌入原子法MEAM(modified embedded- atom method)势函数[3]对液态Ni- Al二元合金进行分子动力学(MD)模拟，获得了液态Ni和Al的自扩散系数以及液态Ni- Al合金的示踪扩散系数。

1 计算方法

本研究采用由美国Sandia国家实验室开发的LAMMPS软件。LAMMPS可以支持包括气态、液态或者固态相形态下、各种系综下、百万级的原子分子体系，并提供支持多种势函数。且LAMMPS有良好的并行扩展性。选用Pun等[4]开发的EAM势函数和Kim等[5]开发的MEAM势，建立fcc超胞，单位采用metal，3个方向都采用周期性边界条件，近邻构建(neighbour)命令采用默认参数：2.0 bin。……