[发明专利]一种基于Voronoi分形技术的非晶合金自由体积检测方法

权利要求书

1.一种基于Voronoi分形技术的非晶合金自由体积检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

一)建模：

利用Materials Studio软件建立晶体合金材料模型，通过分子动力学软件Lammps对所述晶体合金材料转化为非晶合金材料的物理过程进行模拟，得到对应的同成分非晶合金材料模型,并提供两模型的模型信息，所述模型信息包括：模型大小，构成材料的各类元素符号，对应所述元素的原子的总数、原子的半径以及各原子的在模型中的空间坐标；

二)进行Voronoi分形计算：

根据所述模型信息，以每一原子作为中心原子，计算其与其它原子的直线距离，并将获得直线距离数据的排序；

根据所述排序设置截断值CUT，根据截断值CUT筛选出中心原子周围的最邻近原子，中心原子与其最近邻原子组成原子团簇VC，在原子团簇VC中，除中心原子外的其它原子为壳层原子；

针对获得的每一个原子团簇VC，将其在空间结构上划分为多个最小四面体结构，所述最小四面体结构由一个中心原子和三个壳层原子组成；

三)计算非原子体积：

根据步骤一)提供的模型信息，计算出步骤二)获得的各个最小四面体结构的体积；根据组成最小四面体结构的原子的半径和原子的球面度，计算得到原子在该最小四面体结构中占据的体积；将最小四面体结构体积减去原子占据的体积，获得该最小四面体结构中非原子占据的体积；

四)计算自由体积：

设非晶合金内第i个最小四面体结构的非原子占据体积为v_ni，自由体积为v_fi，i为自然数；

设晶体合金的第k个最小四面体结构的非原子占据体积为v_nk′，k为自然数；

从计算出的所有晶体合金最小四面体结构的非原子占据体积数据中，删除重复数据后，按从小到大的顺序排列为v_n1′，v_n2′，v_n3′，...，v_nK′，其中，v_n1′为最小值，v_nK′为最大值,k＝1,2,3,……K；

则：

①当v_niv_n1′时，认为该非晶合金最小四面体结构不含有自由体积，即v_fi＝0；

②当v_niv_nK′时，认为该非晶合金最小四面体结构含有的自由体积，是其非原子占据体积与晶体合金的最小四面体结构中最大非原子占据体积的差值,即v_fi＝v_ni-v_nK′；

③当v_nk′v_niv_n(k+1)′时，采用二分法判断v_ni与v_nk′，v_n(k+1)′两个基值的远近，进而比较：

a.当时，v_fi＝v_ni-v_nk′；

b.当时，v_fi＝v_ni-v_n(k+1)′；

④当v_ni＝v_nk′时，认为该非晶合金最小四面体结构不含有自由体积，即v_fi＝0；

五)定位自由体积：

将非晶合金最小四面体结构中的自由体积，在该最小四面体结构中做球形化处理，并使球形化的自由体积满足其球心与该四面体结构中的中心原子、任一壳层原子的中心距离都不小于两者的半径和，计算得到球形化自由体积的空间坐标；

六)筛选：

比较所有球形化自由体积的空间坐标，将坐标完全一样自由体积的视为重复数据删除，获得非晶合金材料模型中自由体积的分布；

七)统计：

对筛选后保留的数据求和，获得非晶合金材料模型的整体自由体积含量。

2.根据权利要求1所述的一种基于Voronoi分形技术的非晶合金自由体积检测方法，其特征在于，步骤二)中，所述原子团簇VC包含的原子数不超过50个。