1、為保護鎂及其合金及延長其元件的使用壽命,鎂及其合金的涂層技術得到了廣泛的研究和發(fā)展。特別值得一提的是,最近幾年來發(fā)展起來的一種新型的用擴散的方法在鎂合金表面制備鋁涂層的技術。在另一方面,流化爐反應器是一種新型的可以廣泛應用在表面處理工程中的設備。流化爐反應器在固相反應中,可以提供一個動態(tài)的反應環(huán)境。然而,在動態(tài)的反應環(huán)境中在鎂表面制備鋁擴散涂層的研究并未見報道。為了在原子尺度上研究鎂和鋁的擴散行為,建立模型對鎂鋁擴散體系所發(fā)生的現(xiàn)象進行

2、數(shù)值模擬是十分有必要的。分子動力學方法(MD)是一種廣泛應用于各種不同體系模擬的方法,它可以適用于從生物大分子到會屬等多種不同的體系中。關于使用分子動力學方法對鋁鎂擴散體系行為的模擬的研究還未見報道。
　　 在本文中,所描述的研究內(nèi)容主要體現(xiàn)在兩個部分:a)利用流化爐反應器進行的實驗研究:b)利用分子動力學方法進行的對擴散現(xiàn)象的數(shù)值模擬。在實驗部分中,鋁粉被用來在純鎂金屬塊體上制備擴散涂層。所有的擴散熱處理都在流化爐反應器中進行

3、。在制備涂層的過程中,不同的處理溫度,及不同的在流化爐中的流化程度對制備后涂層的影響被深入研究。經(jīng)過金相學處理后,樣品被放在光學顯微鏡下,對其顯微結構進行詳細研究以分析實際制備后的涂層的質量和缺陷。隨后,對樣品進行的X射線衍射分析確定了制備后涂層的化學成分。
　　 與此同時,本研究選取了分子動力學方法作為模擬鋁.鎂擴散體系的模擬方法。利用分子動力學方法構建了一個銅.銀擴散體系,并利用LAMMPS(大型長尺度原子/分子并行計算模擬

4、器)軟件對體系進行了運算。并以此實驗來驗證分子動力學方法和LAMMPS軟件對與本研究中問題解決的可行性。隨后,建立了鋁-鎂擴散體系的模型。所有模擬的計算機計算過程都依賴于在維多利亞省高性能計算合作項目中的計算機資源。此后,通過使用Atomeye,VMD,以及其他的一些自編程序,對模擬的結果進行了可視化和后處理。
　　 本研究中建立了多種不同模型被用來驗證模型的可靠性以及各種參數(shù)對擴散過程的影響。不同的勢函數(shù)參數(shù),包括一組EAM勢