我中心王晓东教授与台湾大学李笃中教授在Chemical Engineering Science上发表论文《Molecular dynamics study of high temperature wetting kinetics for Al/NiAl and Al/Ni3Al systems: Effects of grain boundaries》【2017, 174, 127-135】

【论文概要】

金属液滴在合金基底上的高温润湿广泛应用于合金的制备、铸造或者焊接等过程。合金金属表面和内部存在大量的晶界，这些晶界对合金湿润过程的影响机制尚未明晰。本文采用分子动力学模拟研究了晶界对纯Al液滴在合金表面动态湿润过程的影响，对比模拟了有晶界的合金基底（多晶NiAl）表面，没有晶界的合金基底（单晶NiAl）表面，以及溶解速率不同的合金基底表面（单晶和多晶Ni3Al）表面。研究发现，对于NiAl基底，只有多晶基底才发生溶解反应，晶界的存在极大的促进了溶解反应，并加速了液滴的铺展。晶界处由于原子错位和额外的表面自由能，使得系统自由能增大，因此原子迁移或溶解更易在晶界处发生。纯Al液滴在单晶和多晶Ni3Al 上的铺展均伴随着溶解反应的发生。晶界的有无影响了不同阶段的溶解速率。由于晶界的存在，Al(l)/多晶 Ni3Al(s) 系统的溶解速率在铺展初期高于Al(l)/单晶Ni3Al(s)系统，但在铺展后期低于Al(l)/单晶Ni3Al(s)系统。相应地，在铺展初期，Al(l)/多晶 Ni3Al(s) 系统的铺展速率比Al(l)/单晶Ni3Al(s)系统快，但到后期比Al(l)/单晶Ni3Al(s)系统慢。这一发现表明溶解湿润主要受溶解反应速率而不是溶解量控制，高的溶解速率加速了液滴的铺展。

该论文与北京科技大学和台湾大学合作完成，我中心王晓东教授与台湾大学李笃中教授为共同通讯作者。该论文得到了国家杰出青年科学基金（51525602）资助。