液态纯铁自扩散系数研究

来源: http://www.chuntie.com.cn/  作者: http://www.chuntie.com.cn/  时间: 2013-10-16

　　固态金属转变为液态金属后，由于其固有的良好导热性能和很好的流动性能，逐渐受到了工程领域越来越多的重视。在第四代反应堆设计中应用液态金属Pb-Biz作为冷却剂;快堆中采用液态金属钠钾合金作为主要载热剂;Argonne国家实验室一直致力于采用液态金属冷却下一代高热负载的同步加速器设备;聚变堆设计采用Li-Pb合金作为冷却剂等。与固体和气体不同，液体最大的特点是它的剪切模量为零;与固体相比，液体的粘性系数很低而扩散系数很高。从原子尺度上表明原子热运动产生的密度涨落使原子很容易发生迁移，通常认为液态是介于固态和气态之间物质形态，但值得注意的是液态的性质并非固态和气态性质的平均。

液态纯铁的自扩散系数

到目前为止还未找到非常理想的液体分析模型，导致了描述液体状态的困难，简化的硬球模型对液态金属的一些性质取得了成功的解释，在这个模型中，将液态金属原子作为一种惰性硬球来描述和处理，这种模型与分子动力学模拟方法具有一定的相似性，本文将采用分子动力学方法研究液态纯铁的自扩散系数。

由于液体分子堆积密度较大，分子总处在较强相互作用的范围内，所以液相扩散系数的测量和理论描述远比气体及固体困难。目前未见液态纯铁的自扩散系数的实验结果报道，在液态纯铁的研究方面，david针对测量了地核区高温高压下的2-20GPa液态铁的自扩散系数。Jang等采用分子动力学方法研究了固态铁的自扩散系数，表明了在较低温度下分子动力学模拟存在一定的误差。