摘要：分子动力学作为一种基于牛顿第二定律的模拟方法，已经在材料研究领域，特别对 纳米材料，得到了广泛的运用。本论文采用分子动力学方法对纯铁的相变进行研究。除了 测试模拟所用的原子间作用势 Meyer-Entel 以外，我们通过一个升/降温过程对纯铁的马 氏体/奥氏体相变进行了表征，包括通过体积的变化确定相变温度、结合原子结构示意图 分析相变过程、确定相变路径等。此外，还通过“骤冷”的方法提高了近邻原子分析法在 高温下的效率。 66334

毕业论文关键词：纯铁；分子动力学模拟；相变 

Molecular dynamics simulation of phase transition in pure iron

Abstract：Based on the second newton’s law, molecular dynamic simulation has been widely used in the research of materials, especially in field of nano-materials. This thesis studied the phase transition of pure iron by using the molecular dynamics method. Besides testing of the Meyer-Entel potential, which is used for the simulation in this work, we investigated the austenitic and martensitic phase transition in pure iron by using a temperature increasing/decreasing cycle. The main content consists of the conforming of the transition temperature by the sudden changing in volume, the analyzing of the transition processing, transition path ect. Furthermore, the efficiency of the common neighbor analysis (CNA) has been enhanced by our “quenching” method.

KeyWords：Pure Iron；Molecular Dynamics Simulations；Phase Transformation

目 录

1 绪论 1

1.1 金属纯铁 2

1.2 相变 3

2 分子动力学简介 5

2.1 概述 5

2.2 边界条件 7

2.3 能量最小化 8

2.4 系综 8

2.5 原子结构识别 8

2.6 原子间作用势 9

2.5 弛豫 10

3 模拟方法 11

3.1 Meyer-Entel  势的测定 11

3.2 升/降温温度循环下纯铁的奥氏体-马氏体相变研究 13

3.3 模拟脚本实例 14

4 模拟结果和讨论 16

4.1 原子间作用势的测试 16

4.2 纯铁中奥氏体-马氏体相变 20

5 总结 25

致谢 26

参考文献 27

1 绪论 

当今社会是由钢筋混凝土构建的世界，从古至今铁作为人类生活生产必不可少的元 素，经过不断的开发和研究，含铁材料的广泛应用推动着社会的进步。从最初简单的农业 用具，到如今的多元化钢铁材料，钢铁随着人类社会的发展进步扮演着不可或缺的角色， 在建筑、航空航天、家用设备等各个领域都是极具重要的基础材料。而钢铁材料的主要组 成部分是纯铁。因此有必要研究纯铁中的相变，了解其中的变化，从而开发出更多的钢铁 材料。