Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Nghiên cứu sắt lỏng với sự trợ giúp của phương pháp khai khoáng dữ liệu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:72

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm mô phỏng cấu trúc mẫu sắt ở các nhiệt độ khác nhau thông qua việc phân tích HPBXT, SPT và phân bố sự TGMĐĐP. Nghiên cứu sự thăng giáng mật độ trong các mô hình theo nhiệt độ. Nghiên cứu quá trình hình thành pha tinh thể của kim loại Fe ở nhiệt độ 300K.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Nghiên cứu sắt lỏng với sự trợ giúp của phương pháp khai khoáng dữ liệu

ĐẠI ĐẠIHỌC HỌCQUỐC QUỐCGIA GIAHÀ HÀNỘI NỘI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰNHIÊN ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN NGUYỄNTHỊ THỊMINH MINH NGHIÊN NGHIÊNCỨU CỨUSẮT SẮTLỎNG LỎNGVỚI VỚISỰ SỰTRỢ TRỢGIÚP GIÚP CỦA CỦAPHƢƠNG PHƢƠNGPHÁP PHÁPKHAI KHAIKHOÁNG KHOÁNGDỮDỮLIỆU LIỆU LUẬN LUẬNVĂN VĂNTHẠC THẠCSĨ SĨVẬT VẬTLÝ LÝ HÀ NỘI - 2015 HÀ NỘI - 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ MINH NGHIÊN CỨU SẮT LỎNG VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA PHƢƠNG PHÁP KHAI KHOÁNG DỮ LIỆU Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý Toán Mã số : 60.44.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TSKH. Phạm Khắc Hùng HÀ NỘI, 2015
LỜI CẢM ƠN T i xin ày t l ng iết n s u s ến G T KH h m Kh H ng T h m H u Kiên là nh ng Ng i tr tiếp h o h ng n và ung p tài li u T i th hoàn thành Luận v n T i xin g i l i m n h n thành t i Th y C giáo gi ng yl pC o h Vật lý kh - 2014 và ph ng u ih Tr ng ih Kho h T nhiên – ih uố Gi Hà Nội ã tận t nh h o và gi p t i i t m kiến th Cuối ng T i xin g i l i m n h n thành t i á Th y C giáo ộ m n Vật lý và tin h Tr ng ih á h kho Hà Nội ã t o i u ki n thuận l i ho h ng t i trong suốt quá tr nh t i th hi n Luận v n này Hà Nội, ngày 9 tháng 3 năm 2015 Tác giả Nguyễn Thị Minh
MỤC LỤC D nh mụ á ký hi u và h viết t t ................................................................. i D nh mụ á h nh vẽ và ồ thị ......................................................................... ii D nh mụ á ng i u ................................................................................... iii MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN t ............................................................................................................. 3 M ph ng v kim lo i s t ........................................................................... 6 1.3. Nghiên u kim lo i ằng ph ng pháp kh i khoáng li u .................. 10 Chƣơng 2. PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN X y ng m h nh s t ằng ph ng pháp m ph ng .............................. 20 Hàm ph n ố xuyên t m số phối trí ph n ố g ................................... 26 3 h ng pháp ph n tí h ám trong m h nh s t ........................................ 28 2.4. h ng pháp xá ịnh m m tinh th ......................................................... 30 Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. M h nh ộng l h ph n t ối v i s t ................................................ 33 3.2. Th ng giáng mật ộ ị ph ng ............................................................... 43 3.3. Vi u tr ủ s tở3 K ....................................................................... 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 61
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TKHP Thống kê hồi phụ HPBXT Hàm ph n ố xuyên t m TSCT Thừ số u tr SPT ố phối trí V H V ịnh h nh TGM Th ng giáng mật ộ ị ph ng DCBPTB n vị u tr
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang H số u tr ủ G l ng ở nhi t ộ khá nh u ( ng trình Hình 1.1. ủ C rlson và ộng s hys Rev A9 974): ) Tr ng 4 h p 3 3K ) Tr ng h p 333K H XT ủ Fe l ng và V H ( ng tr nh ủ T I hik w ): Hình 1.2. 5 Fe v ịnh h nh ( ) Fe l ng ở nhi t ộ 56 K K-me ns tá h li u thành á i n Voronoi, trong Hình 1.3. gi ịnh á ám có kích th nh nh u (kh ng hồng lên 13 nhau). Ví ụ v ph n ám Expectation-M ximiz tion v i li u Hình 1.4. 14 ph n ố G uss Hình 1.5. h n nh m trên mật ộ v i D CAN 14 D CAN gi thiết á ám mật ộ t ng t nh u và Hình 1.6. 15 kh n ng tách các ám l n ận Hình 2.1. ồ khối ph ng pháp TKH 22 Hình 2.2. ồ khối ph ng pháp LH T 23 ồ minh h hi u ( D) vị trí á nh ủ H XT ối Hình 2.3. 26 v i u tr V H Hình 2.4. M t VCT-8,-9 nguyên t trong kh ng gi n 3 hi u 28 M t ( -D) một số lo i VCT: qu u m u en là nguyên t Hình 2.5. Fe v ng tr n nét tm t t i n C T; mũi tên nh h h ng 29 ị h huy n ủ nguyên t khuế h tán H nh vẽ minh h cách xác ịnh m m tinh th trong m u vật li u: u u en i u iễn nguyên t T 4; u um u Hình 2.6. 31 i u iễn á nguyên t l n ận 4; u u m u xám i u iễn á nguyên t l n ận 6
M t s s p xếp á nguyên t Fe trong m h nh Fe trong Hình 3.1. kh ng gi n 3 hi u ở 93 7 K (H nh A) và 554 4 K (H nh 34 B). Hình 3.2. H XT ặp ủ kim lo i Fe V H. 35 Hình 3.3. H XT ủ m u s t l ng li u m ph ng và th nghi m 35 Hình 3.4. H XT ủ m u s t ở á nhi t ộ 93 K; 8 6 K; 554 K; 36 1823 K và 2225 K. h n ố T ủ á m u s t nhận ở á nhi t ộ khá Hình 3.5. 39 nhau 293 K; 826 K; 1200 K và 2225 K. Hình 3.6. h n ố án kính ủ á VCT ở á nhi t ộ khá nh u 40 h n ố kho ng á h gi h i iên ủ á VCT ở á Hình 3.7. 42 nhi t ộ khá nh u Kho ng á h ị h huy n trung nh nh ph ng ủ Hình 3.8. 45 nguyên t trong kho ng nhi t ộ từ 93 K 8 6 K Kho ng á h ị h DC T ủ nguyên t trong kho ng Hình 3.9. 45 nhi t ộ từ 564 K ến K 5K Kho ng á h ị h huy n trung nh nh ph ng ủ Hình 3.10. 46 nguyên t ở nhi t ộ K h n ố ủ TGM lo i khá nh u ồ thị th y ổi áng Hình 3.11. 46 k khi h iến ổi từ ng l ng s ng tr ng thái V H. ph n ố ủ TGM lo i khá nh u ồ thị th y ổi Hình 3.12. 47 áng k khi h iến ổi từ ng l ng s ng tr ng thái V H. phụ thuộ ủ vào n ở nhi t ộ từ 564 K - Hình 3.13. 49 2225 K. phụ thuộ ủ vào n ở nhi t ộ 93 K - Hình 3.14. 49 1200 K. Hình 3.15. phụ thuộ  theo nhi t ộ 51
Hình 3.16. phụ thuộ ξ theo nhi t ộ 51 Hình 3.17 h n ố ủ số h t nh y vào th tí h V 52 Hình 3.18 h n ố TGM th ng qu số h t 52 N ng l ng ủ m u 3 K theo m ph ng (M ộ Hình 3.19 hồi phụ ): ( ) là i m huy n ph V H-tinh th ; ( ) là i m 53 quá tr nh tinh th hoàn thành H XT ủ m u Fe 3 K: (A) H XT m u V H, (B) Hình 3.20 H XT m u trong gi i o n tinh th (C) H XT m u tinh 55 th h n ốg trong một t i n ủ m u3 K khi m u ã Hình 3.21 56 tinh th hoàn toàn ( en) và m u tinh th lý t ởng ( ) h n ốg trong u tr CC ủ m u 3 K khi ã tinh Hình 3.22 56 th hoàn toàn ( en) và m u tinh th lý t ởng ( ) Hình 3.23 ố nguyên t tinh th theo m ph ng ủ m u 3 K 57 M t quá tr nh tinh th h m u kim lo i s t ở 3 K theo Hình 3.24 58 th i gi n ủ nhi t DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1. Khối l ng riêng và một số li u ủ h số u tr (K) 5 ủ một số kim lo i trong K1 và K2 là vị trí nh o th nh t và th h i ủ (K)
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn luận văn Mặ vật li u kim lo i (Fe Ni và Co) ã nhận s qu n t m r t l n ủ á nhà kho h vật li u nh ng h ến nh ng n m g n y s hi u iết v u trúc và các tính h t trong vật li u này m i i thi n áng k ằng vi s ụng các ph ng pháp mô ph ng máy tính một lo t á ng tr nh m ph ng vi u tr và á ặ tr ng v khuế h tán trong một số vật li u th hi n Tuy nhiên n nhi u v n v u tr ũng nh á tính h t trong vật li u kim lo i n mở rộng nghiên u. Kết qu nghiên u ho th y s khuế h tán trong tr ng thái l ng, r n kh ng th th hi n nếu kh ng th ng giáng mật ộ Ng i t gi thiết rằng tố ộ th ng giáng àng l n th h số khuế h tán àng l n V vậy tố ộ TGM ph i nh ng nh h ởng khá nh u ến quá tr nh ộng h trong h Do nghiên uh thống v s ph n ố kh ng gi n ủ TGM th r ách nhìn rõ ràng h n v hế khuế h tán trong vật li u H n n mối liên h gi s TGM v ih số t ng qu n và h số khuế h tán hi n n y ng nhi u v n n ng Một h t l ng th ng tinh th ở nhi t ộ n ng h y trừ khi s làm mát h t l ng th hi n nh nh h ng ến m n qu s tinh th h và h t l ng huy n s ng ph thủy tinh Khi vật li u v ịnh h nh (V H) nh n ằng s gi m nhi t nh nh h ng ủ nhi t ở i nhi t ộ n ng h y h ng th tr i qu iến ổi u tr qu á tr ng thái r n khá nh u C h i lo i iến ổi: / s rổi phụ mà ở vật li u v n r n V H nh ng một vài tính h t ủ h ng th y ổi nh theo th i gi n; / s tinh th h mà ở vật li u huy n s ng tr ng thái n ằng hi u iết v á hế vi m th ng qu s iến ổi này là một trong nh ng v n qu n tr ng trong kho h ng ụng V vậy hi u iết ủ h ng t v hế iến ổi này là n thiết và n mở rộng nghiên u 1
V vậy v i mong muốn t m hi u tr ng ị nh ng kiến th ổí hv u tr và tính h t ủ vật li u kim lo i h ng t i ã l h n tài luận v n: Nghiên cứu sắt lỏng với sự trợ giúp của phương pháp khai khoáng dữ liệu. 2. Mục tiêu luận văn Mụ tiêu luận v n là m ph ng u tr m u s t ở á nhi t ộ khá nh u th ng qu vi ph n tí h H XT T và ph n ố s TGM Nghiên u s th ng giáng mật ộ trong á m h nh theo nhi t ộ Nghiên u quá trình hình thành pha tinh th ủ kim lo i Fe ở nhi t ộ 3 K. 3. Phƣơng pháp nghiên cứu của luận văn Luận v n s ụng ph ng pháp m ph ng LH T tr qu n h và ph ng pháp ph n tí h vi u tr 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của luận văn ối t ng nghiên u là m u s t ở i nhi t ộ 300-2300 K Luận v n tập trung nghiên u á v n : i) M h nh LH T s t phân tích cá ặ tr ng vi u tr truy n thống nh H XT T ph n ố g ặ tr ng ủ VCT ( implexes); ii) Nghiên u s TGM trong á m u theo nhi t ộ; iii) Nghiên u quá tr nh tinh th ủ kim lo i Fe ở 3 K 5. Cấu trúc của luận văn Ngoài ph n mở u và kết luận luận v n hi thành 3 h ng: Ch ng gi i thi u tổng qu n v vật li u kim lo i. Ch ng tr nh ày ph ng pháp m ph ng LH T; Kỹ thuật tính toán á ặ tr ng u tr nh : H XT SPT, ph n ố g xá ịnh VCT, TGM , cách xá ịnh n vị tinh th CC Ch ng 3 tr nh ày kết qu và th o luận v u tr s t theo nhi t ộ s TGM và quá tr nh tinh th ủ s t BCC. 2
Chƣơng 1 TỔNG QUAN Trong h ng này h ng t i tr nh ày tổng qu n v u tr và tính h t ủ kim lo i s t Tiếp theo tr nh ày á kết qu m ph ng v ặ tính kim lo i s t và hế khuế h tán trong kim lo i Một số kết qu nghiên u v kim lo i và h p kim ằng ph ng pháp kh i khoáng li u th ng qu lỗ trống n vị u tr và á ong ng vi m ũng tr nh ày hi tiết trong h ng này 1.1. Kim loại sắt h n tí h ng ộ h m ti tán x qu kim lo i l ng n nguyên t ng it th xá ịnh ặ tr ng u tr ủ kim lo i l ng H nh ho th y h số u tr ủ kim lo i G ở nhi t ộ 3 3 K và 333 K. C th th y khi nhi t ộ th y ổi từ 3 3 K n 333 K ng ong h số u tr ủ kim lo i G l ng th y ổi áng k Cụ th ộ o nh th nh t t ng từ 45 ến 75 h nh ng ủ nh trồi r s u i hính trở lên rõ ràng h n H nh 3 ho th y H XT ủ Fe l ng và V H nhận từ th nghi m ủ T I hik w C th th y H XT ở tr ng thái l ng và V H ủ Fe khá nh u áng k ộ o i th nh t ủ H XT ủ Fe l ng là 5 th p h n nhi u so v i i th nh t H XT ủ Fe V H (3 ) ối v i Fe V H i th h i tá h thành h i nh nh Ng l i Fe l ng kh ng s tá h nh ở i th h i [4]. Kim lo i l ng kh ng trật x trong ph n ố nguyên t nh trong tr ng thái tinh th Do vậy kim lo i l ng thuộ nh m vật li u u tr kh ng trật t tuy nhiên trong gi i h n mặt u phối vị th nh t ( xem nh án kính ằng vị trí i m th p nh t u tiên ủ hàm ph n ố xuyên t m g( r)) ph n ố nguyên t trong kim lo i l ng ũng một trật t ặ tr ng ho từng h t khá nh u và g i là trật t g n Chính v u tr nh vậy mà kim lo i l ng á tính h t khá th ng v n i n từ tính và một số tính h t khá Nh ở tr ng thái l ng á kim lo i t hiếm (Eu Er G ) th ộ n i n th p h n á kim lo i khá (v h ng i n trở su t l n h n) Giá trị ủ i n trở su t ủ Er l n h n g p m i l n so 3
v i ủ Cu N i hung th i n trở su t ủ kim lo i l ng l n h n r t nhi u so v i kim lo i t ng ng khi n ở tr ng thái r n Khi ập ến trật t g n trong kim lo i l ng ng i t th ng ập ến á giá trị trung nh ủ trật t g n nh : kho ng á h trung nh gi á nguyên t rij , số phối trí Z ij Một á h ụ th h n n xét ến ph n ố i n Voronoi ph n ố số phối trí và ph n ố á lỗ trống o qu nh từng nguyên t h y thậm hí là ph n ốg liên kết Nh ng ph n ố nh vậy h th kh o sát một á h hi tiết khi nghiên u u tr kim lo i l ng ằng ph ng pháp m h nh h trên máy tính Kho ng á h trung nh gi á nguyên t rij th ng xem nh là vị trí nh o u tiên ủ hàm ph n ố xuyên t m gij(r) t ng ng ố phối trí Zij tính theo ph n i n tí h gi i h n ởi nh u tiên ủ hàm nếu tính theo kết qu th nghi m Trong h u tr kh ng trật t nh h t l ng h yv ịnh h nh iễn t ặ i m u tr ị ph ng o qu nh từng nguyên t khái ni m i n Voronoi ã s ụng là một i n o qu nh nguyên t n kh o sát á mặt vu ng g v i o n nối nguyên t trung t m và á nguyên t xung qu nh t i á trung i m Từ á il ng ặ tr ng ủ i n Voronoi nh th tí h i n tí h trung nh á mặ v v th suy r u tr ị ph ng o qu nh nguyên t và á thống kê ho toàn h nguyên t Hình 1.1. H số u tr ủ G l ng ở nhi t ộ khá nh u ( ng tr nh ủ C rlson và ộng s hys Rev A9 974): ) Tr ng h p 3 3K ) Tr ng h p 333K Hình 1.2. H số u tr ủ G l 4ng ở nhi t ộ khá nh u ( ng tr nh ủ C rlson và ộng s hys Rev A9 974): ) Tr ng h p 3 3K ) Tr ng h p 333K
Hình 1.2. H XT ủ Fe l ng và V H ( ủ T I hik w ): Fe v ịnh h nh ( ) Fe l ng ở nhi t ộ 56 K ( ) Bảng 1.1. Khối1.3. Hình l ngH riêng XTvàủmộtFesốl nglivàu Vủ H h (số ngu trtr nh (K) ủ Tủ một Ichikawa): 1 - Fe v ịnh h nh - Fe l ng ở nhi t ộ 56 K số kim lo i trong K1 và K2là vị trí nh o th nh t và th h i ủ (K) Kim d, K1 , nh K2 , T, 0C K2/K1 lo i g/cm3 nm-1 phụ nm-1 nm-1 Li 180 0,504 24,9 - 45,5 1,83 Na 105 0,928 20,3 - 37,5 1,85 Hg 20 13,55 23,2 - 45,5 1,96 Al 670 2,37 26,8 - 49,6 1,85 Ge 980 5,56 25,6 32,4 51,1 2,00 Pb 340 10,66 22,8 - 42,3 1,86 Fe 1550 7,01 29,8 - 54,6 1,83 Co 1550 7,70 30,2 - 56,0 1,85 Pd 1580 10,5 28,1 - 52,3 1,86 Ce 870 5,92 21,4 - 40,6 1,90 Tb 1380 7,24 20,8 - 39,7 1,91 5
Kết qu th nghi m ho th y h số u tr ủ nhi u kim lo i l ng là r t giống nh u (xem ng ) i u này nghĩ là u tr ủ kim lo i l ng n i hung là g n nh u Nếu nh ng ồ thị ủ h số u tr theo n vị K/K1 v i ph n l n kim lo i l ng nh Hg Al Fe và Co th h ng nh o u tiên g n nh tr ng khít và nh o th h i th r t giống nh u [ K/Kl vị trí nh o u tiên ủ h số u tr a(K), Belashchenko D.K., 1985]. 1.2. Mô phỏng về kim loại sắt t là một nguyên tố phổ iến và s ụng rộng rãi ởi v : Quặng Fe tồn t i v i số l ng ồi ào trong kh i thá kinh tế á kỹ thuật và hế t o là sẵn có, các tính h t ủ h p kim Fe th th y ổi theo t l á h t. Do vậy vật li u Fe l ng ã và ng nhận s qu n t m ặ i t ủ á ngành ng nghi p ng ụng ũng nh nghiên u lý thuyết ặ i t h i lĩnh v th nghi m và m ph ng máy tính u ng tập trung vào u tr ủ Fe nghiên u v vật li u kim lo i và h p kim ủ Fe h ng t th s ụng á ph ng pháp nhiễu x khá nhau nh nhiễu x ti X h y nhiễu x neutron Cá th nghi m ph n tí h này ung p ho t á thông tin liên qu n ến u tr ủ h t l ng và V H Fe nh là: Thừ số u tr hàm ph n ố xuyên t m Tuy nhiên á th ng tin hi tiết ụ th h n v vi u tr , khuyết tật u tr ủ h t l ng và V H h p kim và kim lo i Fe th ung p th ng qu m ph ng máy tính Cá kết qu m ph ng này là khá ph h p v i th nghi m Ngày n y nội ung nghiên u h vật li u kim lo i Fe l ng ng tập trung vào cá v n nh u tr á tính h t nhi t ộng u tr ị ph ng ũng nh á tính h t từ qu ng i n vv Cá nghiên u này tiến hành song song trong h i lĩnh v th nghi m và m ph ng nh ng nghiên u ằng ph ng pháp m ph ng tiến hành theo nhi u h ng khá nh u và ã ung p nhi u th ng tin vật lý giá trị v s t l ng Tuy nhiên s hi u iết ủ h ng t v vi u tr á khuyết tật ủ vật li u Fe l ng v n n h n hế ặ i t là nh ng v n liên qu n ến hế t khuế h tán trong kim lo i l ng V vậy á m ph ng tiến hành tiếp theo h hẹn sẽ em l i một u tr l i hoàn h nh và ph h p ho quá tr nh 6
khuế h tán x y r trong á h vật li u V H D.K.Belashchenko [2,6] ã ng m h nh Fe l ng và V H gồm 686 nguyên t trong khối lập ph ng v i i u ki n iên tu n hoàn u tiên m h nh Fe l ng ng v i thế t ng tá k-Doy m khối l ng riêng 75 8 nguyên t /nm3 ở 96 K T CT nhận ph h p khá tốt v i th nghi m thậm hí tr ng kh p v i u tr nhận từ th nghi m ở 883 K D ng ủ á hàm (K) và g(r) kh ng nh ng ặ i t riêng Tuy nhiên kho ng á h trung nh gi á nguyên t là r1 = 4 nm là nh h n th tế ( 58 nm) i u này nghĩ là thế k- Doy m kh ng ph h p ho Fe l ng Khi huy n s ng ng thế Johnson th nhận r1 = 5 nm nh ng l i ho ộ o i u tiên ủ (K) l n h n so v i thế k-Doy m M h nh Fe V H nhận từ m h nh Fe l ng ằng ph ng pháp: Lặp l i s gi m vận tố h t ằng ph ng pháp ộng l h ph n t ( LH T) ng ằng ph ng pháp thống kê hồi phụ (TKH ) Mật ộ ủ h i m h nh u là 85 5 nguyên t /nm3 Trong quá tr nh hồi phụ tĩnh thế n ng ủ h s u TKH là - 34 eV/nguyên t th p h n nhi u so v i m h nh nhận ằng á h hồi phụ từ m h nh qu u ng M h nh nhận từ ph ng pháp LH T ở 57 K ho giá trị thế n ng t ng t (- 33 eV/nguyên t ) Nh vậy ng m h nh V H ằng ph ng pháp làm l nh từ m h nh l ng ho thế n ng th p h n là hồi phụ từ m h nh qu u ng nghĩ là t tr ng thái ổn ịnh h n ủ vật th V H Cá tính h t kết u ủ h i m h nh Fe V H r t giống nh u Tuy nhiên ũng một số khá i t Trong m h nh Fe V H nhận ằng ph ng pháp TKH th nh o th h i ủ hàm g(r) hi n t ng tá h nh rõ r t và ộ o nh nh u tiên là 3 53 nm ( o h n giá trị th tế là 3 nm) Vị trí nh u tiên r1 = 55 nm ph h p tốt v i th nghi m Ở m h nh nhận từ ph ng pháp LH T th s tá h nh th h i kh ng rõ r t l m Hàm (K) ủ h i m h nh giống nh u và giống v i th nghi m Khi thế t ng tá Johnson vào m h nh ã x y ng xong làm t ng s ph h p v i th nghi m Trên á m h nh Fe V H nhận á ặ tính v u tr ũng xá lập nh : ph n ố số phối trí ph n ố i n Voronoi và ph n ố kho ng trống gi á nguyên t 7
(gi n t khuyết) Lỗ trống trong m h nh Fe V H án kính l n nh t kho ng từ 65 † 7 pm h ng th ng v i tr nh nh ng lỗ trống trong quá tr nh khuế h tán. Các tác gi trong ng tr nh [7] ãs ụng kĩ thuật tính toán song song 3 nghiên u vi u tr ủ Fe l ng trong hộp lập ph ng h 54× nguyên t ằng ph ng pháp LH T v i thế t ng tá nh ng ủ on và Ch rllote Kết qu ho th y nh th nh t và th h i ủ H XT v i thế on giá trị l n l t là 5956 4 9958 Å; v i thế Ch rllote giá trị này là 5398 4 6 5 Å ộ o nh th nh t ủ H XT là 39 ho h i thế Nh n hung kết qu nhận H XT v i h i thế khá nh u là t ng ối giống nh u và ph h p v i số li u th nghi m nh ng thống kê i n Voronoi l i hoàn toàn khá i t i u này ho th y u tr vi m ủ h i m h nh là khá nh u Cá tá gi kết luận thế t ng tá ủ Ch rllote ho kết qu m ph ng ph h p tốt h n thế t ng tá on và th s ụng thế này x y ng m h nh kí h th l nh n Vo V n Ho ng và ộng s [8] s ụng ph ng pháp m ph ng LH T v i thế t ng tá ặp k-Doy m nghiên u ậ u tr mặt (i os he ron) và tính h t nhi t ộng l h ị ph ng ủ kim lo i Fe V H Kết qu ho th y trong H XT s tá h thành h i nh nh ở i th h i nh nh ên trái oh n nh nh ên ph i Giá trị á nh th 3 … và 6 l n l t là 55 4 5 6 39 7 47 và 8 59 Cá giá trị này ph h p tốt v i số li u qu n sát từ th nghi m nhiễu x ti X và neutron T CT nhận tr ng v i kết qu th nghi m và h nh nh nhiễu x tĩnh ủ m h nh Fe V H nhận ở3 K h nh ng r t giống v i qu n sát từ th nghi m H n n số nguyên t l n ận g n nh t (số phối trí) ủ nguyên t Fe giá trị trung nh 3 3 g n v i giá trị 9 và nhận từ th nghi m nhiễu x neutron và ti X ặ i t trong ng tr nh này ã 0 h r ph n ố g liên kết trong m h nh Fe V H ở 3 K là kho ng 6 h r s v t trội ủ á t m giá u trong h và hi n t ng này ho là liên qu n ến á khối mặt (i os he ron). 8
C hế khuế h tán là á h th i huy n ủ á nguyên t ên trong m ng tinh th Cho ến n y ng it v n h iết rõ v quá tr nh khuế h tán và t ng tá ủ á nguyên t v i nh u trong quá tr nh khuế h tán Tuy nhiên một i u h h n là á nguyên t trong quá tr nh khuế h tán sẽ nh y từ vị trí này s ng vị trí ki trong m ng tinh th D trên sở lí thuyết v tính n ng l ng h nh thành và n ng l ng ị h huy n ũng nh trên á suy luận th r á hế khuế h tán ủ nguyên t t p h t trong tinh th r n nh trong h nh 4 Cá nghiên u v khuế h tán trong tinh th ã h r rằng trong tinh th nh th ng hế khuế h tán hính là khuế h tán theo hế n t khuyết (v n y me h nism) hế xen kẽ (interstiti l me h nism) và hế hỗn h p (interstiti l y mechanism), còn trong h t l ng hế khuế h tán tập th và hế khuế h tán kí h ho t th ng h y gặp T p h t khuế h tán theo hế nào n phụ thuộ vào quá tr nh t ng tá gi t p h t và m ng gố phụ thuộ vào án kính ủ t p h t nhi t ộ khuế h tán Tuy nhiên ho ến n y ng it th khẳng ịnh rằng á t p h t án kính nh h n án kính nguyên t gố th kh n ng l n khuế h tán theo hế xen kẽ Khi án kính nguyên t t p h t x p x án kính nguyên t gố th th khuế h tán theo hế n t khuyết hế xen kẽ h y hế hỗn h p Còn khi bán kính nguyên t t p h t l n h n án kính nguyên t gố th th khuế h tán theo hế W tkins [9 ] Khuế h tán theo hế n t khuyết x y r khi một nguyên t t p ở vị trí n t m ng ổi hỗ v i một n t khuyết ở vị trí li n k (H nh 4 ) Khuế h tán theo hế xen kẽ x y r khi một nguyên t t p tr ở một kẽ hở ên trong m ng tinh th nh y t i một vị trí kẽ hở khá (H nh 4 ) Khuế h tán theo hế hỗn h p x y r khi nguyên t t p khuế h tán th ng qu một số i huy n vào vị trí xen kẽ và một số i huy n vào vị trí n t m ng (H nh 4 ) Ở y o nguyên t t p (hoặ nguyên t gố ) ị ẩy r kh i vị trí n t m ng (ki k out) và khuế h tán vào một kẽ hở riêng i t nên hế khuế h tán này n g i là hế ki k out 9
Khi kí h th ủ nguyên t h th t nt ng t nh kí h th á nguyên t n n th th x y r quá tr nh ổi hỗ tr tiếp gi á nguyên t l n ận hoặ ổi hỗ theo ng v ng C hế KT này g i là KT tập th uá tr nh t KT hoặ KT th y thế trong kim lo i x y r hi n t ng á nguyên t ổi hỗ tr tiếp v i á nguyên t ên nh khi h i nguyên t ồng th i ị h huy n Trong một m ng xếp hặt hế này i h i ph i một iến ng l n nén á nguyên t ị h huy n i u này i h i một rào kí h ho t o o vậy v mặt n ng l ng quá tr nh này kh th hi n Nh ng tính toán lí thuyết ối v i enth lpy kí h ho t trong tr ng h p t KT ủ Cu n ến kết luận rằng s tr o ổi tr tiếp trong utr xếp hặt kh ng ph i là một hế kh thi. Một hế KT v ng tr n ối v i vật r n tinh th r ởi Zener theo hế v ng ph h p v i s huy n ộng ủ nguyên t hoặ nhi u h n và t o thành một nh m ằng kho ng á h gi á nguyên t Trong hế này iến ng ủ m ng kh ng l n nh tr ng h p ổi hỗ tr tiếp C hế ổi hỗ tr tiếp h y ổi hỗ v ng tr n kh ng s th m gi ủ khuyết tật m ng C hế tập th liên quan ến s huy n ộng ồng th i một số nguyên t xu t hi n khá phổ iến trong á h V H Nghiên u KT tập th trên một số vật li u kim lo i V H ằng m ph ng và th nghi m ung p ho t nh ng hi u iết v kim lo i n ng h y và kim lo i thủy tinh Theo hế KT tập th liên qu n ến huy n ộng ồng th i ủ một huỗi á nguyên t h nh nh này giống nh t qu n sát một on s u ng 1.3. Nghiên cứu bằng phƣơng pháp khai khoảng dữ liệu Cá m u vật li u vĩ m th ng h một số l ng r t l n á nguyên t hoặ ph n t thuận l i ho vi th o luận h ng t i sẽ g i á ph n t nguyên t là 23 á h t ốl ng á h t trong một m u vật li u vi m vào kho ng . Theo lý thuyết nhi t ộng h huy n ộng ủ á h t sẽ quyết ịnh ến tính h t vật lí vĩ m o từ th nghi m Do m ph ng á m u vật li u vĩ m trên sở huy n ộng ủ á h t số l ng á tr ng thái sẽ r t l n và tính toán h ng sẽ kh ng kh thi ối v i t t á máy tính hi n n y Tuy nhiên á nghiên u hi n 10
n y ho th y kh ng nh t thiết ph i kh o sát á m u vật li u số l ng h t g n v i á m u vĩ m á h v i số l ng h t nh h n nhi u ho h ng t kết qu hính xá v i á th nghi m th tế Ví ụ kh o sát n ng l ng ủ mol á -6 - nguyên t khí xi xá su t s i số l n h n trong một phép o n gi n là S 15 v i = 3× Nh vậy th y v vi kh o sát á m u vật li u vĩ m h ng t th nghiên u á h h vài tri u thậm hí vài ngh n h t y là sở ủ á tính toán m ph ng ở m nguyên t Hi n n y h i kĩ thuật m ph ng m nguyên t ng ụng rộng rãi nh t là m ph ng LH T và m ph ng Monte-C rlo C h i ph ng pháp us ụng tr ng thái n u là một ph n ố ng u nhiên (hoặ theo qui luật xá ịnh nào ) á h t trong kh ng gi n ho tr s u ị h huy n á h t này theo á qui t nh t ịnh Cá ị h huy n này lặp l i nhi u l n và khi t tr ng thái n ằng ằng á h s ụng ph ng pháp ph n tí h ám h ng t sẽ nhận á th ng tin v á tính h t vật lí vĩ m mà h ng t qu n sát trong th tiễn [ ] Một số ph ng pháp kh i kho ng li u hi n này th ng s ụng là ph ng pháp ph n ám: trên tr ng t m (Centroid-based lustering) v i thuật toán K-means; trên s ph n ố (Distri ution-based lustering) v i thuật toán Expe t tion-M ximiz tion; ph n ám trên mật ộ (Density- se lustering) v i thuật toán DBSCAN. Trong ph n ám trên tr ng t m (Centroid-based clustering) ám i u iễn ởi một ve tor tr ng t m trong th kh ng nh t thiết ph i là ám ủ tập li u Khi số l ng á ám ố ịnh là K ph n ám K-me ns r một ịnh nghĩ hính th nh một v n tối u h : t m á tr ng t m ám và gi o ho á ối t ng ủ trung t m ám g n nh t s o ho kho ng á h nh ph ng từ ám ph i gi m thi u Cá ài toán tối u hoá iết ến là N – hard, và các ph ng pháp phổ iến nghiên u h ho á kết qu g n ng Một ph ng pháp ặ i t nổi tiếng g n ng là thuật toán ủ Lloy n th ng g i là thuật toán K –me ns H nh 3 ho th y K-me ns tá h li u thành á i n Voronoi trong gi ịnh á ám kí h th nh nh u (kh ng hồng lên nh u) 11
K-m ens là một trong nh ng thuật toán n gi n nh t nh ng ài toán ph n nh m ã iết ến h ng pháp này là á h n gi n và ễ àng ph n lo i h li u th ng qu số ám nh t ịnh (Gi thiết số ám là K) kh ng ổi Ý t ởng hính là xá ịnh á tr ng t m K ho mỗi một nh m Cá tr ng t m này ặt ng vị trí v tr ng t m ặt á vị trí khá nh u sẽ ho kết qu khá nh u V vậy l h n tốt nh t ặt h ng àng nhi u vị trí àng tốt tiếp theo là mỗi i m thuộ một tập li u ho tr và liên kết v i tr ng t m g n nh t Khi kh ng i m p phát u tiên là hoàn thành và tr n g i u th hi n. T i th i i m này h ng t n ph i tính toán l i số á tr ng t m K m i ủ ám nhận từ tr u khi h ng t i nh ng tr ng t m K m i một liên kết m i th hi n gi tập h p á i m ng một tập h p li u và tr ng t m m i g n nh t Một v ng lặp ã t or Nh một kết qu ủ v ng lặp này chúng ta có th nhận th y rằng á tr ng t m K th y ổi vị trí ủ h ng ởi từng một ho ến khi kh ng th y ổi n N i á h khá á tr ng t m không di huy n n Cuối ng thuật toán này nhằm mụ í h gi m thi u một hàm mụ tiêu Cá m h nh ph n ám liên qu n hặt hẽ nh t ến thống kê là m h nh trên s ph n ố (Distri ution- se lustering) Cá ám th ịnh nghĩ ễ àng nh là á ối t ng thuộ nhi u lo i nh t ng một ph n ố Một tính h t ủ g n ng này là g n giống v i á h tập li u nh n t o t or ằng á h l y m u ng u nhiên từ s ph n ố Một ph ng pháp nổi tiếng g i là m h nh ph trộn hàm G ussi n s ụng á thuật toán tối h kỳ v ng (expectation- maximization algorithm) H nh 4 là ví một ví ụ v ph n ám Expe t tion- M ximiz tion v i li u ph n ố G uss Trong ph n ám trên mật ộ (Density- se lustering) ám ịnh nghĩ là v ng mật ộ o h n so v i ph n n l i ủ tập li u Cá ph n khá á v ng này th ng th th t và yêu u tá h á ám - th ng oi là tiếng ồn và i m iên gi i (Xem h nh 5) h ng pháp phổ iến nh t trên mật ộ ám là D CAN Trái v i nhi u ph ng pháp m i h n D CAN m h nh ám xá ịnh rõ g i là 12