第一性原理分子动力学对非晶合金局域原子结构的模拟的开题报告

第一性原理分子动力学对非晶合金局域原子结构的模拟的开题报告一、研究背景和意义非晶合金是指由两个以上金属元素组成，以非晶态存在的固态合金。非晶态的材料具有许多独特的物理和化学性质，如高硬度、低粘度、低热导率、强的抗腐蚀性等，被广泛应用于航天、汽车、船舶、医疗等领域。但是，由于非晶合金的局域原子结构复杂，不易通过实验手段进行表征，因此需要采用计算模拟方法来深入研究其微观结构和性质。第一性原理分子动力学（FPMD）是一种基于量子力学的模拟方法，可以在原子水平上模拟材料的结构和性质。利用FPMD方法可以在原子时间尺度上模拟非晶合金固态结构的行为，研究局域原子结构和动力学性质，揭示非晶态材料的本质和未知现象，提高材料的设计和制造能力，从而促进材料科学的发展。二、研究内容和主要思路本文将采用FPMD方法，利用VASP等软件工具实现非晶合金的局域原子结构的模拟。具体研究内容包括：1.建立非晶合金模型：选取合适的金属元素，建立非晶合金模型，考虑非晶合金的成分、组成、结构和形成机制等因素，模拟合金的初始状态。2.模拟非晶合金的动力学行为：通过FPMD方法模拟非晶合金的热膨胀、结构稳定性、电学性质、磁学性质等动力学行为。3.分析非晶合金局域原子结构：利用FPMD计算非晶合金各原子之间的相互作用、局域连接性等结构因素，分析非晶合金的微观结构和局域原子结构。4.验证模拟结果：将FPMD模拟结果与实验结果进行比较，验证模拟结果的可靠性和准确性。三、研究预期和应用价值本文将对非晶合金的局域原子结构进行深入的研究，通过FPMD模拟揭示非晶态材料的本质和未知现象，为理解非晶态材料的性质提供了重要的参考依据。此外，非晶合金在材料科学的许多领域都有广泛应用，本文的研究结果将对材料的制造、改性和应用提供帮助，从而推动材料科学的发展。四、研究进度计划1.第一阶段（1-2周）：文献资料调研与收集，了解非晶合金的研究现状。2.第二阶段（2-3周）：熟悉VASP等软件工具，掌握FPMD模拟方法。3.第三阶段（4-5周）：建立非晶合金的模型，模拟非晶合金的动力学行为。4.第四阶段（3-4周）：分析局域原子结构，验证模拟结果的可靠性和准确性。5.第五阶段（2周）：写论文，撰写总结和讨论，修改并完善论文。五、参考文献1.Wang,W.H.,Lu,Z.P.,Suo,Q.L.,etal.(2004).Bulkmetallicglasses.MaterialsScienceandEngineering:R:Reports,44(2),45-89.2.Falk,M.L.,&Langer,J.S.(1998).Dynamicsofviscoplasticdeformationinamorphoussolids.PhysicalReviewE,57(6),7192-7205.3.Kelchner,C.L.,Plimpton,S.J.,&Hamilton,J.C.(1998).Dislocationnucleationanddefectstructureduringsurfaceindentation.PhysicalReviewB,58(17),11085-11088.4.Guo,S.,&Liu,C.T.(2014).Structuralandfunctionalmetallicglasses.MaterialsToday,17(4),183-194.5.Cheng,Y.Q.,&Ma,E.(2011).Atomic-levelstructureandstructure–proper