[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

摘要

本发明公开了一种基于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；二）进行Voronoi分形计算；三）计算非原子体积；四）计算自由体积；五）定位自由体积；六）筛选；七）统计；八）校验。本发明借助Voronoi分形技术，在定位自由体积的方面，利用球形化方法，使得检测自由体积在模型样本中的数量及大小分布更加简便，同时通过重复性检查，排除由于结构重复性带来偏差，对计算结果进行适当的优化归并，便于统计分析，且具有更深的理论基础且更比较容易实现，对自由体积的计算也更加准确。

主权项

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：通过材料软件构建同成分的晶体合金材料模型和非晶合金材料模型,所述非晶合金材料模型由晶体合金材料模型经过软件模拟的转化过程获得，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vni，自由体积为vfi，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vnk′，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vn1′，vn2′，vn3′，...，vnK′，vn1′为上述数列中的最小值，vnK′为上述数列中的最大值,k＝1,2,3,……K；则：①当vnivnK′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vfi＝vni‑vnK′；③当vnk′时，v_fi＝v_ni‑v_nk′；b.当时，v_fi＝v_ni‑v_n(k+1)′；④当vni＝vnk′时，认为该非晶合金最小四面体结构不含有自由体积，即vfi＝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。