鈾基金屬材料是一種重要的核材料,同時(shí)還具備高密度、高強(qiáng)度、高硬度等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于軍事武器、航空航天、能源電力及生物醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。其中,鈾基非晶合金由于良好的綜合性能,進(jìn)一步拓寬了其作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用,因此具有重要的研究?jī)r(jià)值。但鈾具有高放射性,導(dǎo)致其實(shí)驗(yàn)研究存在巨大風(fēng)險(xiǎn),因此通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬了解其熔體結(jié)構(gòu)及非晶形成過(guò)程等就顯得尤為重要。本論文在前人研究的基礎(chǔ)上,以U-Co合金體系作為研究對(duì)象,通過(guò)第一性原理計(jì)算的方法,探討了鈾固溶體合金的基本性質(zhì)、U-Co合金系熔體及非晶的結(jié)構(gòu)特征,為其實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。首先,分析了金屬鈾的三種同素異晶體α-U、β-U和γ-U的結(jié)構(gòu),指出U-U之間形成了較弱的共價(jià)鍵,并討論了其成鍵特征與其性能之間的關(guān)系;分析了 Co摻雜對(duì)y-U合金的穩(wěn)定性和電子性質(zhì)的影響,結(jié)果表明Co摻雜形成了較強(qiáng)的U-Co共價(jià)鍵,從而提高了 γ-U穩(wěn)定性,且當(dāng)Co原子位于U晶格的四面體間隙時(shí)穩(wěn)定性最強(qiáng)。但是通過(guò)計(jì)算形成能發(fā)現(xiàn),形成間隙固溶體需要更高的能量。而電子態(tài)密度計(jì)算結(jié)果表明,取代摻雜使得電子態(tài)在高能區(qū)間的分布減少,降低了 U-Co合金的活性,使得其耐腐蝕性提高。其次,探討... 

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【部分圖文】：

圖１－１合金元素含量對(duì)金屬鈾顯微組織、晶體結(jié)構(gòu)及性能的影響［５］??１．２．１?Ｕ－Ｍｏ??

Ｕ６９．２Ｃ０２９ＡＩ１．８與Ｕ６２．５Ｃ０２０ＡＩ１７．５獲得了完全非晶相，且對(duì)于同系列成分合金，Ａ１含??量的升高（最高至１７．５％）促進(jìn)了?Ｕ－Ｃｏ非晶的形成。在此基礎(chǔ)上，揭示了鈾基??合金的非晶形成能力與其原子結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性，如圖１－３所示，當(dāng)原子形成二??十面體團(tuán)簇（ＣＮ＝?１２）的傾向越強(qiáng)，合金的非晶形成能力和穩(wěn)定性也越強(qiáng)［５４】。??此外，在所研宄的成分范圍內(nèi)，隨著Ａ１含量的升高，Ｕ－Ｃｏ－Ａｌ三元非晶合金的??模量也逐漸升高（見(jiàn)圖卜４（ａ）），且具有比常規(guī)晶態(tài)鈾合金更高的模量（８５?ＧＰａ）??（見(jiàn)圖ｌ－４（ｂ））、硬度（５ＧＰａ）和強(qiáng)度（１．７ＧＰａ）。此外，如圖１－５所示，對(duì)比了??鈾基非晶合金與鈾基晶態(tài)合金的電化學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)前者的耐腐蝕性遠(yuǎn)高于后者。??７??

—ｔｙ／Ａ．ｃｍ－２?Ｐｏｔｅｕｔｉａｌ／Ｖ?ｖｓ．?ＳＣＥ??圖１－５非晶態(tài)／晶態(tài)鈾合金的耐腐蝕性對(duì)比（ａ）極化曲線；（ｂ）腐蝕電流密度與極化電位［５９］??為了考察比Ａ１尺寸更小的同族元素Ｂ對(duì)Ｕ－Ｃｏ－Ａｌ體系非晶形成能力的影??響，設(shè)計(jì)制備了?Ｕ６Ｏ．７Ｃ０３Ｑ．３ＡＩ９、Ｕ５９．４Ｃ０２９．６Ａｌｎ、Ｕ５８Ｃ〇２Ｓ）Ａｌｌ３、Ｕ５６．７Ｃ〇２８．３Ａｌｌ５?四種??二兀體系以及Ｕ５７．２Ｃ０２９ＡＩ１３Ｂ、Ｕ５６．４Ｃ０２９ＡＩ１３Ｂ１．６兩種四兀體系的樣品，結(jié)果全部??得到了完全非晶相，說(shuō)明Ｕ－Ｃｏ－Ａｌ可以在較寬的成分范圍內(nèi)獲得較好的非晶形??成能力。而兩種Ｕ－Ｃｏ－Ａｌ－Ｂ非晶的初始晶化溫度（ｒｘ）及約化晶化溫度均高于Ｕ－??Ｃｏ－Ａｌ非晶，表明微量Ｂ的添加也能顯著提高Ｕ－Ｃｏ－Ａｌ體系的非晶形成能力。且??在常溫下１?Ｍ的ＮａＣｌ溶液中，Ｕ－Ｃｏ－Ａｌ－Ｂ非晶也表現(xiàn)出了更好的耐腐蝕性。??１．４鈾基金屬材料的理論研究??由于鈾具有強(qiáng)放射性、高活性及一定的化學(xué)毒性，導(dǎo)致相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作中存在??諸多風(fēng)險(xiǎn)［４］

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]非晶態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)和特性[J]. 汪衛(wèi)華.  物理學(xué)進(jìn)展. 2013(05)
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