【摘 要】
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作为引起核反应堆压力容器用钢辐照脆化的重要因素,纳米富Cu团簇自上世纪60年代以来就引起人们的研究兴趣。通过使用各类计算机模拟技术可以得到富Cu团簇的形成长大及纳米Cu析出相的结构演化等多方面的信息。本文采用基于经典牛顿力学的分子动力学方法模拟了具有BCC晶格结构的Fe基体中包含小尺寸Cu纳米粒子的Fe-Cu二元体系在升温过程中的原子堆积结构变化。通过计算Cu原子均方位移、Cu原子对分布函数和原子
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作为引起核反应堆压力容器用钢辐照脆化的重要因素,纳米富Cu团簇自上世纪60年代以来就引起人们的研究兴趣。通过使用各类计算机模拟技术可以得到富Cu团簇的形成长大及纳米Cu析出相的结构演化等多方面的信息。本文采用基于经典牛顿力学的分子动力学方法模拟了具有BCC晶格结构的Fe基体中包含小尺寸Cu纳米粒子的Fe-Cu二元体系在升温过程中的原子堆积结构变化。通过计算Cu原子均方位移、Cu原子对分布函数和原子的径向密度分布函数,对纯Cu原子区、Fe-Cu界面区和纯Fe基体区的分区域原子堆积结构进行了讨论,并对在升温过程中析出的纳米富Cu团簇的结构演化及原子运动机制进行了深入分析。这对深入理解Fe-Cu合金中Cu团簇及Fe-Cu界面区等随温度变化所发生的原子堆积结构变化,进而深入理解RPV材料的辐照脆化机制具有重要理论意义。研究结果如下:1、Fe基体内Cu团簇的尺寸及其在Fe基体内所能占据区域的大小,对不同温度下的Cu团簇及Fe基体的原子堆积结构具有影响。对于Febulk-Cu135体系,由于容纳Cu原子的Fe基体内空间较小,使得Cu团簇内部相当数量的Cu原子堆积结构杂乱;而在Febulk-Cu141体系中,尽管Cu团簇尺寸略有增加,但Fe基体内可容纳Cu原子的空间变大,绝大多数Cu原子位于BCC晶格格点位置。2、升温过程中不同尺寸受基体约束Cu团簇对Fe基体结构改变的影响表现出很大差异。对于Febulk-Cu135体系,基体的应变临近Fe-Cu界面区,同时在团簇中间的基体区域出现大量空位缺陷和应变集中区;对于Febulk-Cu141体系,随温度升高,基体中出现的应变区域表现为小尺寸、数量多向大尺寸、小数量的变化。3、当容纳Cu原子的Fe基体空间区域一定时,减少团簇内包含的原子数可以使Cu原子能够位于BCC晶格格点位置,升温过程中Fe基体内原子堆积结构表现出相似的变化。
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