摘要：分子动力学模拟研究作为一种基于牛顿第二定律的模拟方法，主要用于从原子层面观察实验中不易观测到的现象，例如正应变拉伸诱发的薄膜相变。在本论文中，我们采用分子动力学方法对纯铁薄膜由应变诱发的相变进行研究。我们开始测定了铁元素间相互作用的Meyer-Entel势，通过对相变平衡温度、体弹模量、单个原子能量、空位能等材料本征特性进行了测定并与理论值进行参照。如何判定单独的原子晶体结构，我们采用的是近邻原子探测法(CNA)。本文的主要部分是研究纯铁薄膜拉伸过程中体心立方(bcc)与密排六方(hcp)晶格的相互转换。在这个过程中，我们主要聚焦于相变的形核位置，观察表面对于相变形核的影响。最后，我们对相变路径进行了一定的分析。

关键词：纯铁；相变；分子动力学；近邻原子探测法

Positive strain induced phase transition simulation in pure iron films

Abstract：Molecular dynamics simulation  is  a method,  which  bases on Newton’s  second  law and is mainly used to study dynamic atomic phenomena that cannot be directly observed  by experiment, such as strain induced phase transition in iron thin films. In this thesis, we used the molecular dynamics method to study strain induced bcc-hcp transition  in  pure iron  thin  film.  We firstly  tested  the  Meyer-Entel  potential  among  iron  atoms  by measuring the  intrinsic  properties of materials such as  lattice  constants,  bulk  modulus,  and  interatomic bonding  energy  and compared them with theoretical values. For  the  determination  of  the  single  atomic  crystal structure, we chose  the  Common  Neighbor  Analysis(CNA)method.  The  main   part of this paper is to study the  phase transition  simulation  induced  after  the  pure  iron  film  is  stretched.  Besides the simulation of the phase transition temperature, the research  focuses on  the  nucleatio n mechanism of the phase transition in the stretching process. Finally, we also  analyzed  the phase change  path.

KeyWords：Pure Iron；Phase Transformation；Molecular Dynamics Simulation；Co mmon Neighbor  Analysis

目录

1绪论 1

1.1引言 1

1.2相变 2

1.2.1相变的概念 2

1.2.2马氏体相变 2

1.3铁元素的相变 3

1.4纳米薄膜 4

2研究方法：分子动力学 5

2.1分子动力学概述 5

2.2分子动力学基本原理 5

2.3边界条件 6

2.3.1周期性边界条件 7

2.3.2自由边界条件 7

2.4系统 7

2.4.1正则系统 7

2.4.2微正则系统 7

2.4.3等温等压系统 7

2.5原子间作用势 7

2.5.1原子间嵌入势(EAM) 8

2.5.2铁元素的原子间作用势 8

2.6近邻原子分析法