近共晶成分Ni-P非晶合金的微结构特征分析

摘要: 采用分子动力学方法模拟了液态金属Ni100-xPx (x=19.0, 19.4, 19.6, 19.8, 20.0, 21.0)合金在冷速为5×1012K/S下的快速凝固过程，并采用Voronoi多面体指数?n_3,n_4,n_5,n_6 ?和团簇类型指数(Z n_i?(ijkl)_i …)对其局域原子结构进行了表征。结果发现：Ni原子的团簇属性主要是高配位（Z≥12）的Frank-Kasper团簇及其变形结构，典型的化学短程序为NiZ-2P3，基本团簇间可通过IS联结形成中程序结构；而P原子的局域结构除了Z=10的BSAP多面体外，还存在大量高配位（特别是Z=12）的Frank-Kasper结构形态，典型的化学短程序为Ni12P；并且，P芯基本团簇的壳层原子全部为Ni，其间只能通过VS、ES和FS联结形成扩展团簇。BSAP多面体及其相关结构被证实对Ni100-xPx非晶合金的形成具有重要影响，其数量在共晶点x=19.6时最多，偏离共晶点越远，所占比例越小，其结果与不同浓度下Ni100-xPx合金非晶形成能力的变化趋势一致。这也许就是Ni-P合金在共晶点具有最强非晶形成能力的原因。