核電材料在核電技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用中具有重要作用,輻照缺陷在核電材料中引起的輻照硬化、輻照脆化、輻照腫脹、輻照蠕變等輻照效應(yīng)嚴(yán)重影響核能工程的安全性和壽命。輻照氦泡是許多受輻照材料的主要缺陷之一,因此開(kāi)展金屬材料中氦泡缺陷對(duì)材料力學(xué)性能影響的微觀變形機(jī)理的研究,是設(shè)計(jì)研發(fā)具有良好力學(xué)性能抗輻照材料的基礎(chǔ)工作之一,具有重要的科學(xué)意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文采用分子模擬方法系統(tǒng)地研究了單晶銅內(nèi)輻照氦泡的平衡內(nèi)壓及其尺度效應(yīng)、溫度效應(yīng)和引起的應(yīng)力場(chǎng),探究了銅/鈮層狀材料中氦泡與界面間的相互作用,以及氦泡對(duì)銅鈮層狀材料微觀變形過(guò)程及其力學(xué)性能的影響。主要研究工作及成果如下:系統(tǒng)地考察了氦泡內(nèi)的氦/空位填充比對(duì)氦泡內(nèi)壓的影響,采用最小能量準(zhǔn)則與應(yīng)力平衡準(zhǔn)則,提出了確定輻照氦泡平衡內(nèi)壓的方法。研究發(fā)現(xiàn):1)存在一個(gè)臨界尺度,當(dāng)氦泡孔徑小于該臨界尺度時(shí),平衡內(nèi)壓出現(xiàn)反常尺度效應(yīng),即當(dāng)氦泡孔徑小于3nm時(shí),平衡內(nèi)壓并不隨孔徑減小而明顯增大,甚至出現(xiàn)減小的異常現(xiàn)象,這一反常尺度效應(yīng)可以從氦泡-基體界面的多面體特征（幾何因素）和氦-銅相互作用勢(shì)（物理因素）兩方面進(jìn)行詮釋。2)與模擬獲得的平衡內(nèi)壓值相比,采用You... 

【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題來(lái)源
    1.2 課題研究背景
    1.3 金屬材料中的氦行為
        1.3.1 氦泡成核與生長(zhǎng)機(jī)制
        1.3.2 氦泡中的氦密度
        1.3.3 輻照氦泡對(duì)金屬材料力學(xué)性能的影響
    1.4 層狀微納米金屬材料概述
    1.5 論文主要內(nèi)容與意義
第二章 模擬計(jì)算方法概述
    2.1 分子動(dòng)力學(xué)概述
        2.1.1 分子動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介
        2.1.2 分子動(dòng)力學(xué)基本原理
        2.1.3 周期性邊界條件
        2.1.4 原子間相互作用勢(shì)
    2.2 本文原子間相互作用勢(shì)
    2.3 金屬模型微結(jié)構(gòu)分析方法
        2.3.1 中心對(duì)稱參數(shù)法
        2.3.2 共近鄰分析法
        2.3.3 位錯(cuò)提取算法
    2.4 本文軟硬件環(huán)境簡(jiǎn)介
    2.5 本章小結(jié)
第三章 單晶銅中氦泡的平衡內(nèi)壓與尺度效應(yīng)
    3.1 引言
    3.2 模型創(chuàng)建及分析方法
    3.3 氦泡的平衡內(nèi)壓
    3.4 氦泡平衡內(nèi)壓的尺寸效應(yīng)與溫度影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 氦泡引起基體殘余應(yīng)力場(chǎng)的研究
    4.1 引言
    4.2 平衡氦泡引起的應(yīng)力場(chǎng)
    4.3 過(guò)壓氦泡引起的殘余應(yīng)力場(chǎng)
    4.4 拉伸模擬中氦泡對(duì)位錯(cuò)成核的影響
    4.5 關(guān)于位錯(cuò)源競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的模擬
    4.6 本章小結(jié)
第五章 氦泡對(duì)層狀微納米材料力學(xué)性能的影響
    5.1 引言
    5.2 模型創(chuàng)建及分析方法
        5.2.1 Cu/Nb多層材料的界面結(jié)構(gòu)
        5.2.2 含氦泡的Cu/Nb多層材料模型
    5.3 銅/鈮多層材料中氦泡的成核位置
        5.3.1 晶內(nèi)氦泡與界面的相互作用
        5.3.2 界面氦泡構(gòu)型與成核位置
    5.4 界面氦泡對(duì)銅/鈮多層材料力學(xué)行為的影響
        5.4.1 界面氦泡的平衡內(nèi)壓
        5.4.2 界面氦泡對(duì)銅/鈮界面剪切性能的影響
        5.4.3 氦泡對(duì)銅/鈮多層材料拉伸性能的影響
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表的論文
作者在攻讀碩士學(xué)位期間所參與的項(xiàng)目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]High He-ion irradiation resistance of CrMnFeCoNi high-entropy alloy revealed by comparison study with Ni and 304SS[J]. Lixin Yang,Hualong Ge,Jian Zhang,Ting Xiong,Qianqian Jin,Yangtao Zhou,Xiaohong Shao,Bo Zhang,Zhengwang Zhu,Shijian Zheng,Xiuliang Ma.  Journal of Materials Science ＆ Technology. 2019(03)
[2]Molecular dynamics study of helium bubble pressure in titanium[J]. 張寶玲,汪俊,侯氫.  Chinese Physics B. 2011(03)



本文編號(hào)：3705772