【摘要】：金屬材料等在核電站反應堆內的高溫、高壓、輻照、腐蝕等極端惡劣環(huán)境下工作,極易引起材料輻照脆化,腫脹,蠕變等宏觀性能變化,導致機械性能下降而材料失效。研發(fā)安全性更高的新型材料、探索材料的輻照損傷機理是我國先進核能技術發(fā)展道路上亟待解決的重要課題。本文針對Fe、Ni單質金屬材料和Fe-Ni金屬納米多層膜材料,利用分子動力學計算方法,開展了晶格取向、界面構型、PKA入射能量等因素對材料輻照損傷的作用機理研究。主要研究內容及結論如下:1)建立不同晶格取向的Fe、Ni單質金屬模型,模擬材料在100 K溫度、1-10 ke V輻照PKA能量下的缺陷演化行為。研究結果表明,級聯碰撞過程中材料缺陷經歷急速上升,達到峰值,繼而緩慢下降直到最終穩(wěn)定的過程;隨PKA能量增加,缺陷峰值、最終穩(wěn)定值都上升,并且達到缺陷峰值和最終穩(wěn)定值的過程時間也延長,這表明輻照PKA能量的增加加劇了材料輻照損傷;不同晶格取向的Fe單質或Ni單質受相同PKA能量輻照時,最終穩(wěn)定缺陷數目相近,表明晶格取向對材料的輻照損傷影響不明顯;比較Fe、Ni兩種單質輻照后缺陷數,發(fā)現Ni的原子離位閾值比Fe原子高,相同能量下Ni原子離位概率小,因此在相同PKA能量輻照下,Fe單質的輻照損傷較Ni單質嚴重。2)建立不同界面構型的Fe-Ni金屬納米多層膜模型,分別模擬了KS、NW、Bain、Pistch四種界面構型的金屬納米多層膜材料,在100 K溫度、1-10 ke V輻照PKA能量下的界面損傷及界面兩側塊體中的缺陷演化行為。研究結果表明,相同輻照條件下,四種界面構型金屬納米多層膜塊體中缺陷數均比Fe、Ni單質少,表明金屬納米多層膜材料具有良好的耐輻照能力;此多層膜材料的四種界面受輻照后均會產生不同程度的損傷,其中NW界面原子排列緊密、界面損傷較小,但不同界面兩側塊體中缺陷數目與界面構型并無關聯關系。本文研究了不同晶格取向的Fe、Ni單質金屬材料和不同界面構型的Fe-Ni金屬納米多層膜材料的輻照損傷機理。研究結果將有助于提升我國核電工程耐輻照材料的研發(fā)水平,為發(fā)展含鐵型金屬納米多層膜材料奠定理論基礎。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TL341;TB383.2
【圖文】：

明確提出將安全發(fā)展核電作為我國能源發(fā)展的五項戰(zhàn)略任務之一，我國已建成廣東大亞灣、浙江秦山、江蘇田灣、遼寧紅沿河、福建寧德核（如圖 1.2 所示）。預計至 2020 年，在運核電裝機容量將達到 5800 萬千瓦，容量達到 3000 萬千瓦以上，我國核電占全國的電力供應將由 2%提升至 7%國核電事業(yè)將迎來發(fā)展高峰，成為能源行業(yè)發(fā)展的新亮點[3]。

碰撞原子以此類推稱為次級碰撞原子[9]。級聯碰撞過程中產生了弗侖克爾對點缺陷，在碰撞初期原子和空位緩慢復合，使缺陷數目下降到一穩(wěn)定圖 1.2 表示材料受碰撞后產生空位、間隙原子和

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本文編號：2730480