Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự thay đổi cấu trúc mạng tinh thể của hợp kim Nhôm - Magiê khi biến dạng ở nhiệt độ âm bằng phương pháp mô phỏng số động học phân tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU
BỘ MÔN CƠ HỌC VẬT LIỆU VÀ CÁN KIM LOẠI
……………………………………….

SEMINAR 1
Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự thay đổi
cấu trúc mạng tinh thể của hợp kim Nhôm - Magiê khi biến
dạng ở nhiệt độ âm bằng phương pháp mô phỏng số động học
phân tử
Học viên

: Trần Văn Khánh

Chuyên ngành

: Kỹ thuật vật liệu – Hệ thạc sỹ khoa học

SHHV

: 20202636M

Khóa

: 2020A

Giảng viên hướng dẫn

: TS Đặng Thị Hồng Huế.

NỘI DUNG
1

Khái quát về đề tài

2

Tổng quan về nhôm và hợp kim nhôm

3

Phương pháp mô phỏng động học phân tử

4

Mô phỏng ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự biến
đổi cấu trúc của hợp kim nhôm A5052


1. TỔNG QUAN VỀ NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM
1.1 Ứng dụng của hợp kim nhôm


1.2 Các thông số ảnh hưởng
Nhôm và hợp kim nhôm

Ảnh hưởng của
thông số công nghệ
đến biến dạng vật
liệu ở nhiệt độ âm

•

Nhiệt độ

•

Tốc độ biến dạng

Tính chống ăn mịn

Độ dẫn điện, nhiệt
Chữ
Tính chất cơ học

Ảnh hưởng ngun
tố hợp kim
•

Magie ( Mg )

•

Sắt ( Fe )

•

silic ( Si )

•

Mangan ( Mn )

•

Chromiun ( Cr )


2. Mô phỏng số động học phân tử

 Tổng quan về mô phỏng số động học phân tử
 Ưu điểm của phương pháp mô phỏng số động học phân tử
 Cơ sở lý thuyết
 Hàm phâm bố hướng tâm
 Hàm phâm bố cấu trúc
 Phân tích lệch


3. Mô phỏng ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự biến đổi cấu trúc
của hợp kim nhôm A5052
Thiết lập mô hình hình học , nguyên tử
Định nghĩa hàm năng lượng và các nhóm nguyên tử
Thiết lập file đầu ra của q trình mơ phỏng
Phân tích kết quả và kết luận


KHAI BÁO CÁC NGUN TỐ HỢP KIM
• Thơng số của các nguyên tố kim loại Al, Si, Fe, Cr, Mg.


XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỘP MƠ PHỎNG

• Xây dựng và khảo sát mơ hình bằng phương pháp ĐLHPT
với kích thước ô như hình 3.1 gồm các nguyên tử Al, Si, Fe,
Cr, Mg.


PHẦN MỀM VÀ THUẬT TOÁN
Phần mềm LAMMPS (Large-scale tomic /Molecular Massively
Parallel Simulator).
Khối hộp hình lập phương có kích thước LxLxL= 144.75410
x144.75410 x144.75410.
Trong đó chứa 1.000.000 nguyên tử được điền đầy khối hộp mô
phỏng theo cả ba chiều X, Y, Z.
Số ngun tử khơng thay đổi trong q trình mơ phỏng. Phương
pháp điện tử nhúng đã được sử dụng.
Sử dụng thuật tốn Verlet, điều kiện biên tuần hồn, bước thời
gian là 0.001 fs.
Nhiệt độ -196 độ C, 30 độ C, 300 độ C


KHAI BÁO CÁC HÀM TƯƠNG TÁC
pair_coeff * * eam/alloy Al-2009.eam.alloy Al NULL NULL NULL NULL # Al-Al interaction
pair_coeff * * eam/fs Fe_mm.eam.fs NULL NULL Fe NULL NULL # Fe-Fe interaction
pair_coeff * * eam/fs Mg.eam.fs NULL Mg NULL NULL NULL # Mg-Mg interaction
pair_coeff * * tersoff Si.tersoff NULL NULL NULL Si NULL # Si-Si interaction
pair_coeff * * adp Cr.adp.txt NULL NULL NULL NULL Cr # Cr-Cr interaction
pair_coeff * * eam/fs Al-Mg.eam.fs Al Mg Al Al Al # Al-Mg interaction
pair_coeff * * eam/fs Al-Fe.eam.fs Al Al Fe Al Al # Al-Fe interaction
pair_coeff * * eam/alloy FeNiCrCoAl-heaweight.setfl Al Al Al Al Cr # Al-Cr interaction
pair_coeff * * adp Si_Au_Al.adp.txt Al Al Al Si Al # Al-Si interaction
Pair_coeff * * eam/fs Fe-Ni-Cr_fcc.eam.fs Fe Fe Fe Fe Cr # Fe-Cr interaction

pair_coeff * * meam/c library.meam Fe Mn Si C parameter.meam Fe Fe Fe Si Fe # Fe-Si
interaction
pair_coeff * * meam/c Jelinek_2012_meamf AlS SiS MgS CuS FeS Jelinek_2012_meam.alsimgcufe
MgS MgS FeS MgS MgS # Fe-Mg interaction
pair_coeff * * meam/c Jelinek_2012_meamf AlS SiS MgS CuS FeS Jelinek_2012_meam.alsimgcufe
MgS MgS MgS SiS MgS # Mg-Si interaction
pair_coeff * * meam/c library1.meam Cr Si NULL Cr Cr Cr Si Cr # Cr-Si interaction
pair_coeff * * meam/c library1.meam Cr Mg NULL Mg Mg Mg Mg Cr # Cr-Mg interaction


THIẾT LẬP CÁC BIẾN SỐ
variable strain equal "(lx - v_L0)/v_L0“

– Đinh nghĩa

biến dạng

variable p1 equal "v_strain“

– Biến biến dạng

variable p2 equal "-pxx/10000“

- Ứng suất pháp trên

mặt ZOY

variable p3 equal "-pyy/10000“- Ứng suất pháp trên
mặt ZOX

variable p4 equal "-pzz/10000“- Ứng suất tiếp
variable p12 equal "-pxy/10000“- Ứng suất tiếp
variable p23 equal "-pyz/10000" “- Ứng suất tiếp
variable p13 equal "-pxz/10000" “- Ứng suất tiếp


THIẾT LẬP FILE ĐẦU RA
 Cấu trúc mạng tinh thể
 Khuyết tật mạng
 Sự phân tách và kết hợp các lệch, chuyển động của lệch
 Ứng suất – biến dạng, cơ tính của vật liệu


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
TRÌNH BÀY TRONG SEMINAR 2