【摘要】：金屬材料等在核電站反應(yīng)堆內(nèi)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(dǎo)致機(jī)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(jī)理是我國(guó)先進(jìn)核能技術(shù)發(fā)展道路上亟待解決的重要課題。本文針對(duì)Fe、Ni單質(zhì)金屬材料和Fe-Ni金屬納米多層膜材料,利用分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法,開(kāi)展了晶格取向、界面構(gòu)型、PKA入射能量等因素對(duì)材料輻照損傷的作用機(jī)理研究。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:1)建立不同晶格取向的Fe、Ni單質(zhì)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(jié)果表明,級(jí)聯(lián)碰撞過(guò)程中材料缺陷經(jīng)歷急速上升,達(dá)到峰值,繼而緩慢下降直到最終穩(wěn)定的過(guò)程;隨PKA能量增加,缺陷峰值、最終穩(wěn)定值都上升,并且達(dá)到缺陷峰值和最終穩(wěn)定值的過(guò)程時(shí)間也延長(zhǎng),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(zhì)或Ni單質(zhì)受相同PKA能量輻照時(shí),最終穩(wěn)定缺陷數(shù)目相近,表明晶格取向?qū)Σ牧系妮椪論p傷影響不明顯;比較Fe、Ni兩種單質(zhì)輻照后缺陷數(shù),發(fā)現(xiàn)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(zhì)的輻照損傷較Ni單質(zhì)嚴(yán)重。2)建立不同界面構(gòu)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(gòu)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(cè)塊體中的缺陷演化行為。研究結(jié)果表明,相同輻照條件下,四種界面構(gòu)型金屬納米多層膜塊體中缺陷數(shù)均比Fe、Ni單質(zhì)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(huì)產(chǎn)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(cè)塊體中缺陷數(shù)目與界面構(gòu)型并無(wú)關(guān)聯(lián)關(guān)系。本文研究了不同晶格取向的Fe、Ni單質(zhì)金屬材料和不同界面構(gòu)型的Fe-Ni金屬納米多層膜材料的輻照損傷機(jī)理。研究結(jié)果將有助于提升我國(guó)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(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL341;TB383.2
【圖文】：

明確提出將安全發(fā)展核電作為我國(guó)能源發(fā)展的五項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)之一，我國(guó)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(yù)計(jì)至 2020 年，在運(yùn)核電裝機(jī)容量將達(dá)到 5800 萬(wàn)千瓦，容量達(dá)到 3000 萬(wàn)千瓦以上，我國(guó)核電占全國(guó)的電力供應(yīng)將由 2%提升至 7%國(guó)核電事業(yè)將迎來(lái)發(fā)展高峰，成為能源行業(yè)發(fā)展的新亮點(diǎn)[3]。

碰撞原子以此類推稱為次級(jí)碰撞原子[9]。級(jí)聯(lián)碰撞過(guò)程中產(chǎn)生了弗侖克爾對(duì)點(diǎn)缺陷，在碰撞初期原子和空位緩慢復(fù)合，使缺陷數(shù)目下降到一穩(wěn)定圖 1.2 表示材料受碰撞后產(chǎn)生空位、間隙原子和

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本文編號(hào)：2730480