Atomistic Simulation Study of the FCC and BCC Crystal-Melt Interface Stresses
Atomistic Simulation Study of the FCC and BCC Crystal-Melt Interface Stresses
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FCC 和 BCC 晶体熔体界面应力的原子模拟研究
DOI：
10.1016/j.surfin.2021.101639
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发表时间：
2021-12
影响因子：
6.2
通讯作者：
Y. Yang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
W. L. Lu;H. T. Liang;X. M. Ma;Z. F. Yuan;X. Zhang;Z. liang;Y. Yang
在这项工作中，分子动力学模拟用于对面心立方 (FCC) Ni 和体心立方 (BCC) Fe、BCC Nb 以及模型 BCC 软球元素系统中的平衡晶体熔体界面应力进行计算研究，针对三种不同的界面取向，即 (100)、(110) 和 (111)。研究了过量界面应力的符号、大小和各向异性及其与相应界面自由能的关系。已经针对 BCC 晶体-熔体界面评估了在 FCC 晶体-熔体界面中观察到的界面应力的一些趋势的普遍性。通过检查不同材料上特定类型的晶体熔体界面，讨论了影响界面应力分布形状的原子间键合的作用，从而调节过量界面应力的大小或符号。此外，我们首次证明了用于描述晶体-熔体界面附近的微观压力分量和应力的 Irving-Kirkwood 细粒度算法优于之前使用的每粒子维里应力算法。报道的数据和新知识可以丰富界面应力预测理论突破的积累，并激发未来更多类型固液界面界面应力的研究。
In this work, molecular dynamics simulations have been used to undertake a computational study of the equilibrium crystal-melt interface stresses in face-centered-cubic (FCC) Ni and body-centered-cubic (BCC) Fe, BCC Nb, and a model BCC soft-sphere elemental system, for three different interface orientations, i.e., (100), (110), and (111). The sign, magnitude, and anisotropy of the excess interface stresses and their relationships with the corresponding interfacial free energies have been examined. The universality of a few trends regarding the interfacial stresses observed in FCC crystal-melt interfaces has been assessed for the BCC crystal-melt interfaces. The role of the interatomic bonding that affects the shape of the interfacial stress profiles, thus modulating the magnitude or sign of the excess interface stress, has been discussed through inspecting a particular type of crystal-melt interface over different materials. Besides, for the first time, we have demonstrated that the Irving-Kirkwood fine-grained algorithm for depicting microscopic pressure components and stresses in the vicinity of the crystal-melt interface is superior to the previously used per-particle virial stress algorithm. The reported data and new knowledgqe could enrich the accumulation for theory breakthroughs in predicting interface stresses and motivate future studies on the interfacial stresses for more types of solid-liquid interfaces.
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DOI：
10.1088/0022-3719/11/13/021
发表时间：
1978-07
期刊：
Journal of Physics C: Solid State Physics
影响因子：
--
作者：
J. Broughton;L. V. Woodcock
通讯作者：
J. Broughton;L. V. Woodcock
影响因子：
3.7
作者：
Ming-Wei Liu;Kuo-An Wu
通讯作者：
Ming-Wei Liu;Kuo-An Wu
影响因子：
3.7
作者：
T. Frolov;Y. Mishin
通讯作者：
T. Frolov;Y. Mishin
DOI：
10.1039/c6cp00943c
发表时间：
2016-04
期刊：
Physical chemistry chemical physics : PCCP
影响因子：
--
作者：
K. Momeni;V. Levitas
通讯作者：
K. Momeni;V. Levitas
影响因子：
1.9
作者：
T. Trimble;R. Cammarata
通讯作者：
T. Trimble;R. Cammarata