鐵素體／馬氏體鋼在強輻照下具有優(yōu)異的幾何穩(wěn)定性、抗輻照腫脹和優(yōu)良的耐腐蝕性能等特性,所以被認(rèn)為可以作為未來聚變示范堆和第四代核反應(yīng)堆重要候選結(jié)構(gòu)材料之一。研究表明,Cr的加入對FeCr合金輻照性能產(chǎn)生了很大的影響,研究合金中Cr的行為,對于理解FeCr合金的輻照性能有著重要意義。F/M鋼在輻照過程中,會出現(xiàn)富Cr的α’相,其會導(dǎo)致富Cr的FeCr合金脆化。然而α’相的形核過程的細(xì)節(jié)還不清楚,要想弄懂形核機理,必須了解合金中原子擴散過程。因此本文通過計算機模擬方法來研究Cr在Fe-Cr合金中擴散過程。首先通過原子模擬方法,用2BM(two band model)勢函數(shù)模型計算了空位和點缺陷的能量特征,并與文獻值進行了對比,結(jié)果比較接近。在不同的溫度和空位濃度條件下,對Fe-1%Cr合金進行分子動力學(xué)模擬計算,通過計算原子的均方位移,分別得到了純Fe和合金中Cr原子的擴散系數(shù)。此外,按照固體中雜質(zhì)擴散的五頻率模型,計算了合金中Cr原子的擴散系數(shù),并將其與分子動力學(xué)計算結(jié)果進行了對比,結(jié)果比較吻合。另外選取了Fe-5%Cr、Fe-10%Cr、Fe-15%Cr、Fe-20%Cr四種高濃度Cr的...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究意義
    1.3 計算機模擬方法
    1.4 Fe-Cr體系的勢函數(shù)模型
        1.4.1 EAM勢
        1.4.2 CD-EAM
        1.4.3 雙帶模型(2BM)
    1.5 FeCr第一性原理計算研究
        1.5.1 FeCr合金的體性能
        1.5.2 FeCr合金的混合焓
        1.5.3 反鐵磁性Cr的影響
        1.5.4 FeCr合金缺陷特征能
    1.6 Fe-Cr合金系模擬研究
        1.6.1 級聯(lián)碰撞模擬
        1.6.2 FeCr合金其它輻照模擬
    1.7 本文研究內(nèi)容
2 基本方法
    2.1 分子動力學(xué)方法
        2.1.1 分子動力學(xué)方法簡介
        2.1.2 分子動力學(xué)方法的基本原理
        2.1.3 有限差分法
        2.1.4 系綜簡述
    2.2 NEB方法
        2.2.1 經(jīng)典的NEB方法
        2.2.2 改進型NEB方法
    2.3 本章小結(jié)
3 計算方法
    3.1 勢函數(shù)的選取
    3.2 分子動力學(xué)模擬設(shè)置
    3.3 五頻率模型
    3.4 本章小結(jié)
4 Fe-1%Cr合金體系下的MD模擬結(jié)果
    4.1 純Fe的自擴散系數(shù)
        4.1.1 空位濃度C_v=0.001
        4.1.2 空位濃度C_v=0.005
        4.1.3 數(shù)據(jù)分析
    4.2 Fe-Cr合金中溶質(zhì)Cr原子的擴散系數(shù)
        4.2.1 空位濃度C_v.001
        4.2.2 空位濃度C_v=0.005
        4.2.3 數(shù)據(jù)分析
    4.3 本章小結(jié)
5 五頻率模型計算結(jié)果
    5.1 遷移能計算
    5.2 Cr在bcc Fe中擴散系數(shù)的五頻率模型計算結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
6 高濃度Cr的Fe-Cr合金體系下的MD模擬結(jié)果
    6.1 Fe-5%Cr合金體系
        6.1.1 空位濃度C_v=0.001
        6.1.2 空位濃度C_v=0.005
    6.2 Fe-10%Cr合金體系
        6.2.1 空位濃度C_v=0.001
        6.2.2 空位濃度C_v=0.005
    6.3 Fe-15%Cr合金體系
        6.3.1 空位濃度C_v=0.001
        6.3.2 空位濃度C_v=0.005
    6.4 Fe-20%Cr合金體系
        6.4.1 空位濃度Cv=0.001
        6.4.2 空位濃度Cv=0.005
    6.5 不同合金體系下擴散系數(shù)的對比
    6.6 本章小結(jié)
7 結(jié)論
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3771967