MÔ PHỎNG SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC DƯỚI ẢNH HƯỞNG

CỦA QUÁ TRÌNH NUNG TRONG Al₂O₃ VÔ ĐỊNH HÌNH.

 

Nguyễn Hoàng Hưng, Võ Văn Hoàng¹

Bộ môn Vật Lý Chất Rắn, Khoa Vật Lý, ĐHKHTN TP.HCM

¹Bộ môn Vật Lý – ĐH Bách Khoa Tp HCM

Tóm tắt.

            Chúng tôi đã tiến hành khảo sát sự chuyển pha cấu trúc dưới ảnh hưởng của quá trình nung nóng trong Al₂O₃ vô định hình (VĐH) bằng phương pháp động lực học phân tử (MD). Mô hình Al₂O₃ vô định hình được dựng trong khối lập phương với điều kiện biên tuần hoàn chứa 3000 hạt có các cạnh tương ứng với khối lượng riêng thực tế. Thế tương tác giữa các hạt trong mô hình là thế tương tác cặp Born-Mayer. Cấu trúc của mô hình phù hợp tốt với thực nghiệm của Lamparter. Chúng tôi nung nóng mô hình đã nén đến khối lượng riêng 5,00g/cm³ tại nhiệt độ 0K và chúng tôi đã tiến hành khảo sát sự chuyển pha cấu trúc từ vô định hình sang vô định hình trong Al₂O₃ với nhiệt độ tăng dần theo thời gian từ nhiệt độ ban đầu. Nhiệt độ của hệ thay đổi theo biểu thức T(t) = T₀ + gt, trong đó g là tốc độ nâng nhiệt. Cấu trúc của hệ được khảo sát qua việc phân tích hàm phân bố xuyên tâm (PRDF), phân bố số phối vị và phân bố góc liên kết giữa các hạt. Kết quả nhận được cho thấy có sự chuyển pha ngược từ cấu trúc lục giác (có sáu nguyên tử O bao quanh nguyên tử Al) sang cấu trúc tứ diện (Al được bao xung quanh bởi bốn nguyên tử O) trong mô hình Al₂O₃ vô định hình. Kết quả tính toán sự phụ thuộc của mật độ, enthalpy và phân tích cấu trúc theo nhiệt độ cho thấy nhiệt độ chuyển pha giữa hai dạng cấu trúc này của hệ Al₂O₃ vào khoảng 1200K.

 

SIMULATION OF TEMPERATURE-INDUCED PHASE TRANSITION IN AMORPHOUS AL₂O₃

 

Nguyen Hoang Hung^1,2, Vo Van Hoang^2,3

^1,2 Physics Falcuty, University of Natural Sciences

³ Dept. of Physics, Institute of Technology (polytechnic),Natl. Univ

Abstract

            We investigate the temperature-induced structural transition in amorphous Al₂O₃ by molecular dynamics method. Simulation were done in the basic cube under periodic boundary conditions containing 3000 ions with Born-Mayer type pair potentials. Structure of model with the real density is in good agreement with Lamparter’s experimental data. The compressed model at the density of 5.00 g/cm³ was heated up from 0K to 1820K.  The temperature of the system was increasing linearly in time from the zero temperature as , where g is the heating rate. The microstructure of Al₂O₃ systems has been analyzed through pair radial distribution functions, coordination number distributions, interatomic distances and bond-angle distributions. We have observed  the temperature-induced phase transition in the amorphous alumina from an octahedral to a tetrahedral network structure. Such transition occurred at anywhere around 1200K.