重庆大学蒋斌教授团队 | Mg–Al合金熔体结构和输运性能的分子动力学研究

本文针对大型复杂镁合金铸件生产中合金流动性对熔体原子扩散特性和粘度的依赖关系，采用分子动力学模拟研究了Mg–6wt.%Al合金在不同温度下的熔体结构、自扩散系数和粘度。通过分析对分布函数、配位数、H–A键对及Voronoi多面体等参数，系统表征了熔体结构特征，并利用均方位移法和Green–Kubo方程分别计算了自扩散系数和粘度。研究发现，Al原子扩散能力显著强于Mg原子，且两者均随温度升高而增强；粘度随温度升高呈非线性下降，可通过Arrhenius公式拟合。研究还揭示了温度诱导的结构有序度变化与输运性能的内在关联：温度升高导致二十面体簇含量和配位数减少，熔体结构趋于无序，从而提升原子扩散能力并降低粘度。该研究为理解镁合金熔体流变行为提供了原子尺度理论依据。