4.1.1 平衡晶格常数与内聚能的计算 16

4.1.2 BCC铁体弹模量的计算 17

4.1.3 空位形成能的计算 17

4.1.4 相变平衡温度的确定 18

4.2 铁碳模型的测试结果 19

4.2.1 碳原子对铁原子的影响 20

4.2.2 碳元素浓度对铁碳合金晶格常数的影响 21

4.3 铁碳合金纳米线中由温度变化引发的相变 21

4.3.1 弛豫结果的讨论 21

4.3.2 纳米线长度随温度改变的变化 22

4.3.3 相变机理分析 23

4.3.4 相变路径分析 24

4.3.5 含碳量与奥氏体/马氏体温度的关系 26

5 总结 27

致谢 28

参考文献 29

1 文献综述

1.1 研究目的

  社会的进步发展离不开钢铁，而钢铁的需求量越来越大，效率的提高也是重中之重。但是由于技术条件的限制，人们对钢的应用一直受到钢产量的限制，直到十八世纪工业之后，钢的应用才得到了突飞猛进的发展。我国是钢铁的生产和消费大国，2007年消费量达到4.35亿吨，占世界钢铁消费总量的36%；2008 年达到4.53亿吨，占世界钢铁消费总量的35.5%。

我们知道，材料微观结构决定材料的宏观性质，而相变，特别是金属材料中的固态相变，正是材料原子层面上微观结构的变化。因此研究材料的相变对于材料性能的提高具有重要的意义。随着科学技术的发展，钢铁材料作为宏观材料在经济建设中的作用也越来越大，因此，提高钢铁性能就显得及其重要。另一方面，现在的材料开始微观化，纳米化，对于纳米材料，传统的相变理论可能并不一定适用，所以，研究纳米材料中的相变是有必要的。论文网

1.2 铁碳合金-钢铁

    铁碳合金，是以铁和碳为组元的二元合金。如图1.2.a所示。在铁基材料中，碳钢和铸铁是应用最多的。可用的成分跨度大，是钢铁材料适用范围广阔的最主要原因，材料的相结构和微观组织都会发生变化；为了能大幅度地改变材料的组织或性能，可以采用热加工工艺处理，如金属热处理技术。这一点也是钢铁材料的一大优点。

铁碳合金中合金相的形成，与纯铁的晶体结构和碳在合金中存在的形式有很大的关系。纯铁有三种同素异构状态：912℃以下为体心立方晶体结构，称α-Fe；912～1394℃为面心立方晶体结构，称γ-Fe；1394℃以上，又呈体心立方结构，称δ-Fe。碳在铁中可以形成三种固溶体：α固溶体(铁素体)、γ固溶体(奥氏体)和δ固溶体(铁素体)。这些固溶体中，铁原子的空间分布与α-Fe、γ-Fe和δ-Fe一致，在固溶体中，碳原子位于点阵间隙，且尺寸远比铁原子为小。碳在γ-Fe中的溶解度最大，不过小于等于2.11%；在α-Fe中的溶解度小于等于0.0218%；在δ-Fe中不超过0.09%。当铁碳合金的碳含量超过在铁中的溶解度时，多余的碳会以铁的碳化物形式或石墨存在于合金中，各种碳化物就是这样形成的。其中Fe3C (渗碳体，含碳量6.69%)是亚稳相，它是具有复杂结构的间隙化合物。石墨是铁碳合金的稳定平衡相，具有简单六方结构。在室温下，Fe3C有可能分解成铁和石墨稳定相，但是会非常缓慢。来,自|优;尔`论^文/网www.youerw.com 铁碳纳米线相变分子动力学模拟研究(2):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_80861.html