异质固液界面中多界面态的原子模拟研究

摘要

在晶界和固体表面系统中,针对界面“complexion”(或界面相、界面态)转变及其调控相关的研究,近年来呈现出持续增长的关注趋势.与此同时,这些界面相之间的转变问题,在异质固液界面体系中尚未得到足够的关注.使用分子动力学模拟方法预言了处于Pb熔点温度之上,Cu(111)/Pb(L)固液界面体系中存在的多界面相共存的界面状态;观察到4种单原子层的界面状态,即2种界面CuPb层状合金液相以及2种界面预凝固的Pb层状固相,共存于固体Cu和液体Pb之间的双原子界面层内;通过计算界面相在面内共存的各种性质空间分布,模拟出了该体系多界面相共存的力学、热力学和动力学性质的不均匀性和面内各向异性;计算获得的界面态热力学与动力学性质数值显著区别于固相Cu和液相Pb的相应性质.另外,测量得到的Cu(111)/Pb(L)固液界面态共存的“相平衡”条件具有共晶二元合金相图特征,而不是CuPb合金的偏晶相图.故所报道的数据有望为调节异质形核和润湿过程提供新的理论思路.

关键词

异质合金 / 固液界面 / 预凝固相变 / 界面相图 / 分子动力学