基于lammps计算球壳模型金属Cu的熔化温度

hongzhong熔化介绍：

熔化是指由固态到液态的相转变，即晶体从固态的长程有序转变为液态的长程无序结构的过程，也是材料科学研究中的一个重要相变过程。人们对固体熔化展开了大量深入研究，提出了不同的熔化模型，对熔化的认识也不断提高。

研究熔化的主要方法包括实验方法和理论方法。

熔化温度计算方法：

理论方法主要是采用一些方法计算或模拟熔化过程，从而提出熔化模型，这些计算方法包括分子动力学、蒙特卡洛、晶格动力学、密度函数理论、准谐近似模型及第一性原理等方法。

球壳方法-----计算熔化温度的思路：

提出过程：

1. 在构建好的体系中挖去一部分原子，人为的制造一些缺陷，因为完美晶体会使计算熔点的误差增大；

2. 最原始的文献提出在等温等压系综（NPT）中模拟，接着又有人对这种方法提出了改进，即在等压等焓系综中模拟，这种方法基于两相共存理论，具有明确的物理意义。

具体步骤：

1. 在等温等压系综（NVT）中，构建一个坐标原点为（0，0，0）、半径为12的球体，先将整个体系在室温（300 K）下进行一段时间的弛豫（10 ps），时间步长取1 fs;

2. 接着制造一部分缺陷，即挖掉一部分原子，整个体系包含28435 个原子，最后将整个体系在升温熔化，直至3000 K;

3. 最后在NVT系综下统计热力学量。由下图分析可知，其中（a）-（d）通过可视化程序来观察整个体系在300 K-3000 K的温度下演化的过程，很明显的观察到在3000 K下已经发生了熔化；从图（e）中可以看出来熔点大约在1369 K左右，图（f）可以反映出在3000 K下体系已经处于液态了，MSD随时间步长呈线性关系。

Cu 的晶胞示意图

（a）

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

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来源：320科技工作室