第金屬熔體分子動(dòng)力學(xué)模擬研究進(jìn)展文獻(xiàn)綜述關(guān)于分子動(dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)開展，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)設(shè)備制約，造成難以開展，同時(shí)獲取測(cè)量數(shù)據(jù)與結(jié)果受實(shí)驗(yàn)條件影響差異也較大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)提高和改進(jìn)，尤其是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)出現(xiàn)和廣泛使用，將可以在很大程度提高運(yùn)算水平能力，利用計(jì)算機(jī)模擬來(lái)說(shuō)明相應(yīng)微觀結(jié)構(gòu)各項(xiàng)信息參量，譬如常規(guī)的分布函數(shù)、徑向分布函數(shù)、均方位移函數(shù)、結(jié)構(gòu)因子等，將可以有效呈現(xiàn)出熔體結(jié)構(gòu)微觀特性，開展具體微觀特性分析。為此，學(xué)者們陸續(xù)嘗試?yán)糜?jì)算機(jī)模擬技術(shù)來(lái)開展實(shí)驗(yàn)分析，出現(xiàn)了常見的實(shí)驗(yàn)分析方法有分子動(dòng)力學(xué)模擬（MD）與蒙特卡洛模擬（MC）。其中，MD方法要求在計(jì)算處理過程對(duì)運(yùn)動(dòng)方程組進(jìn)行數(shù)值積分處理，從而便可以獲取到N個(gè)經(jīng)典粒子相軌道，再對(duì)系統(tǒng)中平衡熱力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、非平衡性性質(zhì)開展研究分析。此模擬技術(shù)往往是對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)過程相應(yīng)動(dòng)力學(xué)問題開展研究，相比于蒙特卡羅模擬方法，此方法屬于“確定性”研究方式，將可以對(duì)時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，同時(shí)MC采取系綜平均，可以提高結(jié)果的可行度。結(jié)合統(tǒng)計(jì)力學(xué)各態(tài)歷經(jīng)假設(shè)，認(rèn)為時(shí)間平均便是系綜平均。換言之，MD方法和MC方法的結(jié)果基本相一致的。前者要求滿足兩個(gè)基本假設(shè)，一是體系里面全部粒子運(yùn)動(dòng)均符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律，粒子的速度和位置的變化，均可以借助牛頓運(yùn)動(dòng)方程建立；二系統(tǒng)中粒子相互影響符合疊加工作原理。通常來(lái)說(shuō)以上基本假設(shè)不考慮量子效應(yīng)與多體影響，相比于具體系統(tǒng)依然是存在差距的，那么分子動(dòng)力學(xué)模擬將等效于近似計(jì)算，只能無(wú)限接近于實(shí)際。其中，分子動(dòng)力學(xué)模擬相應(yīng)原理如圖2-5所示，對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算將采取有限差分法，主要有Verlet及速度Verlet法、蛙跳法、Beeman算法和Rahman算法[12]。圖2-1分子動(dòng)力學(xué)模擬的基本原理結(jié)合作用原理可以將分子動(dòng)力學(xué)模擬劃分成平衡態(tài)與非平衡模擬。20世紀(jì)50年代末，Alder等人[3]結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)來(lái)對(duì)32~500個(gè)剛性小球分子運(yùn)動(dòng)開展分析研究，從而率先采用MD方法來(lái)對(duì)物質(zhì)宏觀性質(zhì)進(jìn)行研究?；诖?，Lees等拓展到存在速度梯度的非平衡體系研究。Gillan在1983年進(jìn)而拓展到了存在溫度梯度的非平衡體系[28,31]。計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展推動(dòng)了分子動(dòng)力學(xué)模擬方法日趨成熟，在這一過程中，有越來(lái)越多的模擬軟件（如MaterialStudio、Moldy等）被開發(fā)出來(lái)，廣泛應(yīng)用實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的領(lǐng)域研究。截止目前，基于衍射實(shí)驗(yàn)的分子動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)于開展液態(tài)體系分析依然具有極大先進(jìn)性，可以取得良好效果，是行之有效處理手段。隨著學(xué)者們研究不斷深入，某些學(xué)者[3,12]采取MD方法來(lái)獲取更大研究?jī)r(jià)值成果。陳魁英等人基于廣義非定域模型來(lái)對(duì)過冷液態(tài)Mg70Zn30合金相應(yīng)微觀結(jié)構(gòu)開展深入分析，獲取Mg70Zn30合金相應(yīng)偏結(jié)構(gòu)因子、鍵取向序與長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)函數(shù)。研究結(jié)果顯示，過冷液態(tài)Mg70Zn30合金將具備較強(qiáng)大的局域二十面體對(duì)稱，同時(shí)隨著過冷度逐漸提高，那么二十面體對(duì)稱性將逐漸提高。另外，Bian等人[9,31]借助緊束縛勢(shì)模型來(lái)對(duì)Al-Fe熔體里面原子團(tuán)簇開展分析，同時(shí)指出異類原子對(duì)將有著良好相互影響效果。雖然液態(tài)合金系統(tǒng)之中以Al原子數(shù)為主，然通過徑向分布函數(shù)不難看出熔體里面絕大多數(shù)Al原子和Fe原子緊密結(jié)合，從而形成了Fe原子被Al原子所包圍的現(xiàn)象。同時(shí)，各類鍵取向序參數(shù)相應(yīng)計(jì)算結(jié)果顯示，針對(duì)快速凝固環(huán)境之中，Al-Fe二十面系統(tǒng)逐漸加強(qiáng)，相應(yīng)液態(tài)金屬里面原子也逐漸構(gòu)成二十面體，將逐漸出現(xiàn)非晶能力相應(yīng)傾向。參考文獻(xiàn)胡林彥,張慶軍,沈毅.X射線衍射分析的實(shí)驗(yàn)方法及其應(yīng)用[J].河北理工學(xué)院學(xué)報(bào),2004(03):83-86+93.孫民華,耿浩然,邊秀房,等．Al熔體粘度的突變點(diǎn)及與熔體微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系[J].金屬學(xué)報(bào),2000(11):1134-1138.申海蘭,趙靖松.分子動(dòng)力學(xué)模擬方法概述[J].裝備制造技術(shù),2007(10):29-30+34.楊中喜,耿浩然,陶珍東,等.液態(tài)Sn的粘度及其熔體微觀結(jié)構(gòu)的變化[J].原子與分子物理學(xué)報(bào),2004(04):663-666.文光遠(yuǎn),鄢毓璋,趙詩(shī)金,等.含釩鈦鐵水性質(zhì)的研究[J].鋼鐵,1996(02):6-11.王煥榮,葉以富,王偉民.二元鐵合金系液態(tài)結(jié)構(gòu)與特性的研究進(jìn)展[J].鑄造,2000(04):209-212+242.賀媛媛,劉清才,楊劍,等.含鈦鐵水流動(dòng)性能研究[J].鋼鐵釩鈦,2010,31(02):10-14.王國(guó)承,范晨光,李明周,等.分子動(dòng)力學(xué)在鋼鐵冶金中的應(yīng)用及展望[J].材料導(dǎo)報(bào),2013,27(01):134-138+151.趙巖,齊錦剛,劉興江,等．分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)及其在金屬熔體結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用[J].金屬熱處理,2006(01):13-16.王桂珍,耿浩然,孫春靜,等.液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008(01):2.張建良,韋勐方,國(guó)宏偉,等．Ti和Si對(duì)鐵液黏度和凝固性質(zhì)的影響[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,35(08):994-999.佟志芳,肖成,魏戰(zhàn)龍.分子動(dòng)力學(xué)模擬及其在冶金爐渣中的應(yīng)用研究[J].有色金屬科學(xué)與工程,2016,7(03):15-20.張景祥,李輝,邊秀房.Fe3Al合金熔體分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模擬[J].鑄造,1999(12):22-25.顧攀.含釩鉻鐵水粘度及熔化性溫度研究[D].重慶大學(xué),2018.焦耀青,吳曦.高爐冶煉煉鐵技術(shù)工藝及應(yīng)用研究[J].冶金管理,2019(07):1+3.范筱玥,鄭朋超,張建良,等.我國(guó)大型高爐發(fā)展概況[A].中國(guó)金屬學(xué)會(huì)煉鐵分會(huì)、昆明鋼鐵股份有限公司、昆明理工大學(xué).2017年全國(guó)高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下）[C].中國(guó)金屬學(xué)會(huì)煉鐵分會(huì)、昆明