金属—石墨烯层状复合材料的缺陷性能研究
[Abstract]:During the process of nuclear reaction, the vacancies and gaps produced by the core structure materials under high intensity irradiation will evolve over time into defect clusters, dislocations and grain boundaries, resulting in material swelling, high temperature grain boundary embrittlement, surface coarsening and foaming. As a result, the mechanical properties are reduced. Therefore, it is necessary to develop anti-radiation materials that can adapt to the development of nuclear energy systems. Some graphene composites have excellent properties and wide application prospects because of their good properties. Some studies have shown that graphene in metal-graphene laminated composites can hinder the expansion of dislocation, therefore, Cu-graphene laminated composites may have good radiation resistance. In order to understand the radiation resistance of metal-graphene laminated composites, it is necessary to study the point defect behavior near the metal / graphene / metal interface. In this paper, the formation and migration behavior of point defects near the metal / graphene / metal interface are studied by using the first principle and VASP software package. The main contents and conclusions are as follows: 1. The characteristics of point defects in copper / graphene / copper laminated composites (Cu/Gr/Cu) were studied by first principle. Compared with the point defects in graphene and pure copper, the influence range and mechanism of graphene on the behavior of point defects were analyzed. The results show that the formation energy of carbon vacancy in Cu/Gr/Cu is smaller than that of graphene. The effect of Cu/Gr/Cu interface on copper interstitial atoms is much greater than that on carbon interstitial atoms, and the point defects of copper are trapped by the interface, and the trapping range of copper defects at the interface is about 150.2. The migration mechanism of point defects in Cu/Gr/Cu is calculated by CI-NEB method. The results show that the carbon vacancy migration barrier in Cu/Gr/Cu is smaller than that in intrinsic graphene. The copper vacancy near the interface may migrate towards the interface center. The migration of copper and carbon gap between the most stable two nearest neighbors of fcc is required to pass through the hollow position. Copper interstitial atoms are easier to migrate at the interface than in pure copper. The characteristics of point defects in nickel / graphene / nickel layered composites (Ni/Gr/Ni) were investigated by first principles. The results show that the formation of carbon vacancy in Ni/Gr/Ni is significantly lower than that in intrinsic graphene. The nickel gap at the interface is the most stable in the hollow position. Compared with the carbon gap atom, the nickel gap atom is affected more obviously by the interface. The interface can capture the vacancy and gap of nickel, and the trapping range of nickel point defects is about 12.5. 4. The migration mechanism of point defects in Ni/Gr/Ni is calculated by CI-NEB method. The results show that the migration of carbon vacancies in Ni/Gr/Ni is more difficult than that in graphene. When the nickel gap migrates between the two adjacent hollow gap positions, it may jump through the fcc position to the nearest neighbor hollow position, or move directly between the two nearest neighbor hollow gap positions. Nickel interstitial atoms are more difficult to migrate at the interface than in pure nickel. For Cu/Gr/Cu and Ni/Gr/Ni, the formation energy of carbon vacancy is lower than that of graphene, but the reasons are different. The effect of different metals on the migration of carbon vacancy is also different in the metal-graphene composite structure. In Cu/Gr/Cu, the most stable gap position is the fcc position, while in Ni/Gr/Ni, the most stable gap position is the hollow position. The interface of two kinds of metal-graphene composite structure has little influence on the carbon gap, but it has a strong trapping effect on the point defect of the metal, and the defect is captured and annihilated, which leads to the reduction of the defect. Therefore, the radiation resistance of metal-graphene composite was confirmed.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB33
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,本文编号:2292541
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