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合金的熔体热历史对材料的组织与性能等有着直接和重要的影响,当前对凝固过程的研究已经扩展到凝固开始前的液态金属结构对凝固组织的影响,研究熔体热历史对Al合金凝固特性的影响具有重要的理论意义和实际价值。本文通过采用分子动力学模拟的方法测定了 Al-Ni合金、Al-Cu合金和Al-Ti合金的熔点并选择了体系最适合的势函数,对不同冷却速率下的径向分布函数以及凝固后的微观组织结构进行对比分析,通过改变初始温度和弛豫时间分析了热历史对熔体扩散系数的影响。得到的主要结论有:采用多种势函数获得三种Al合金的模拟熔点,Al-Ni模拟熔点与实际熔点最小误差为39.12K;Al-Cu模拟熔点与实际熔点最小误差为32.76K;Al-Ti模拟熔点与实际熔点最小误差为45.13K。模拟计算得到Al-Ni合金的径向分布函数中,在1.0×1010K/s的冷却速率下Al0.25Ni0.75熔体的径向分布函数呈现出明显的晶体特征,凝固后面心立方结构占89%;在1.0×1010K/s的冷却速率下Al0.8Ni0.2熔体的径向分布函数呈现出明显的晶体特征,凝固后面心立方结构和密排六方结构占85.8%。Al-Cu合金的径向分布函数中,在1.O×1O10K/s的冷却速率下Al0.67Cu0.33熔体的径向分布函数呈现出明显的晶体特征,凝固后面心立方和密排六方结构占81.2%;在1.O×1010K/s的冷却速率下Al0.96Cu0.04熔体熔体的径向分布函数呈现出明显的晶体特征,凝固后面心立方结构90.9%。Al-Ti合金的径向分布函数中,在1.0×1010K/s的冷却速率下Al0.5Ti0.5熔体的径向分布函数呈现出明显的晶体特征,凝固后面心立方和密排六方结构占95.1%。在1.0×1011K/s的冷却速率下Al0.75Ti0.25熔体的径向分布函数呈现出明显的晶体特征,但晶体结构分析显示原子结构排列比较散乱,此时凝固后密排六方结构占 54.5%。Al-Ni合金中Al0.25Ni0.75合金扩散系数受初始温度变化影响较大;Al-Cu合金中Al0.67Cu0.32合金扩散系数受初始温度变化影响较大;Al-Ti合金中Al0.75Ti0.25合金扩散系数受初始温度变化影响较大。弛豫时间与合金扩散系数并不是简单的线性关系,而是当弛豫时间到达临界值后扩散系数趋于稳定,不再继续随之增大。Al0.67Cu0.32合金在弛豫10ps后趋于稳定;Al0.96Cu0.04合金和Al0.75Ti0.25合金在弛豫15ps后趋于稳定;Al0.5Ti0.5合金和Al0.25Ni0.75合金在弛豫20ps后趋于稳定;Al0.8Ni0.2合金在弛豫25ps后趋于稳定。