液态Li-Pb合金扩散性质的分子动力学模拟研究

发布时间：2020-05-24 23:56

【摘要】：液态Li-Pb包层是国际上最具发展潜力的热核聚变反应堆包层概念设计之一,液态Li-Pb合金是该包层的关键材料。液态Li-Pb在极端高温和强辐照的包层环境内流动,并对壁结构材料具有一定程度的腐蚀性,这将直接影响包层的安全和寿命。因此液态Li-Pb合金与结构材料之间的相容性是不可回避的问题,这种相容性的微观表现为固液界面的相互作用。液态合金的扩散运动是影响腐蚀速度的重要因素之一,了解液态Li-Pb合金本身的扩散行为是研究固液界面相互作用的基础。本文用分子动力学方法,结合改进分析型嵌入原子模型(MAEAM)计算液态Li、Pb和Li-Pb合金的扩散行为。重点分析温度和成分效应对液态Li-Pb合金扩散性质的影响,结合不同条件下的热力学参数,并由此得出温度、成分与扩散系数、键团簇密度和化学有序程度等方面的关系。研究发现,单质Li和Pb的扩散性质模拟结果与实验结果很好相符,并且比其他的模拟结果更接近实验值。温度和成分因素对液态Li-Pb的扩散性质有很大的影响。对于LisoPbso的温度效应,合金内组元扩散系数和互扩散系数均随温度升高而增大,组元扩散系数小于对应金属单质的自扩散系数,也小于合金互扩散系数。对于液态Li-Pb的成分效应,液态Li-Pb合金组元扩散系数随着Li摩尔分数的增加先缓慢减小,然后在Li摩尔分数超过50%后迅速增大。而互扩散系数随Li摩尔分数的增加而单调变大,且一直大于组元扩散系数。这是由于在液态Li-Pb中,Li和Pb原子之间存在很强的相互作用,这种作用强于同种元素之间的相互作用,促使Li与Pb原子相互吸引并形成较为稳定的键团簇,而键团簇降低了合金中Li和Pb的扩散系数但提高了合金互扩散系数。液态Li-Pb的键团簇密度和化学有序程度受温度和成分的影响,它们随温度升高而降低,并在Li摩尔分数为50%左右时达到最高值,这些变化与扩散系数的变化一致。本文的研究为分析液态Li-Pb合金扩散行为的微观机理奠定了基础。
【图文】：

核磁共振,外加磁场,原子核,核自旋

固体物理、冶金、化学和磁学等领域有较多应用。不过这种技术的主要缺备庞大，源强度也较弱，应用时需要较大的样品、耗费较长的测量时间，本也相对较高。以Blagoveshchenskii等人用此方法测量了液态Li和液态Li观动力学性质包括扩散和他豫过程，并在最近的测量中取得了非的结果。. 2核磁共振技术核磁共振又名自旋成像或磁共振成像，该测量技术是一种以原子尺度的量理性质为基础的测量技术，主要利用核子的核自旋和自旋角动量等基本性术将样品置于外加强磁场环境里面，样品的核自旋本身的磁场就会在外加的作用下重新排列，如图1.1显示了 H原子核在处于外加磁场前后运动方化[86]，其中，左图和右图分别为增加外加磁场之后原子核的运动方向示意中可以看出这加入磁场后，核子的能级发生塞曼分裂，并与某一频率的射产生共振、吸收，使其发生从低能级向高能级的跃迁，，同时放出射频信号过程。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL627

【参考文献】