钛辐照损伤中温度效应及晶界作用计算研究
发布时间：2021-11-14 22:48
核结构材料的辐照损伤失效行为是制约核电发展的关键技术问题之一,辐照诱发点缺陷经过长期的演化和积累会对材料的宏观性能造成严重的影响,最终使材料失效。“热峰”与“离位峰”对材料中辐照诱发缺陷的演化及分布有非常中要的影响,研究表明材料中的晶界对于提高材料的抗辐照性能有很重要的作用,然而在很多研究中只是定性的给出了“热峰”和“离位峰”区域大小及分布,而且人们对晶界对辐照诱发点缺陷的吸收机理也没有给出一致而确切的结论,因此对这些问题进行深入研究对于理解材料的辐照损伤行为非常有必要。本文采用了根据级联碰撞特点调整后的分子动力学方法,模拟了hcp-Ti的中子辐照损伤行为,分析了不同条件下辐照诱发点缺陷形成及演化规律,重点通过辐照损伤温度效应探讨了“热峰”和“离位峰”区域大小及原子分布情况,并根据晶界区域固有缺陷深入研究了不同结构晶界与辐照诱发点缺陷的交互作用。单晶体系缺陷形成演化研究主要得出以下规律：a)hcp-Ti在辐照损伤过程中有较强的缺陷复合能力,PKA能量大于离位阈能时体系内也不一定产生Frenkel缺陷对,离位阈能值存在着非常明显的各向异性特点,结果表明在原子密排方向离位阈值最小,而且随温...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 核能是国家能源发展的必然选择
1.1.2 核安全是核电发展的关键
1.2 辐照损伤研究现状
1.2.1 实验研究现状
1.2.2 模拟研究现状
1.3 辐照损伤基本概念
1.3.1 辐照损伤峰
1.3.2 离位阈能
1.3.3 级联碰撞
1.4 钛的辐照损伤
1.5 体系内的缺陷对辐照损伤的影响
1.6 本论文研究意义及内容
2 模拟及分析方法
2.1 分子动力学方法
2.1.1 分子动力学的基本原理
2.1.2 牛顿方程数值积分算法
2.1.3 初始体系
2.1.4 系综选择及实现方法
2.2 辐照损伤过程中分子动力学方法改进
2.2.1 模拟流程
2.2.2 势函数的选择
2.2.3 可变时间步长的应用
2.3 辐照诱发点缺陷判断方法
2.3.1 近邻分析法
2.3.2 晶格匹配法
2.4 硬件环境
2.5 本章小结
3 金属钛的级联碰撞模拟
3.1 模型建立
3.2 离位阈能
3.2.1 离位阈能判定方法
3.2.2 PKA速度方向对离位闽能的影响
3.2.3 温度对离位阈能的影响
3.3 离位原子
3.3.1 级联碰撞中离位原子演化过程
3.3.2 温度和PKA能量对离位原子的影响
3.4 温度对hcp-Ti辐照损伤的影响
3.4.1 对缺陷演化过程的影响
3.4.2 对稳定缺陷数的影响
3.4.3 对缺陷回复率的影响
3.5 缺陷团簇
3.5.1 温度和PKA能量对缺陷团簇的影响
3.5.2 空位团簇与间隙原子团簇分布区别
3.6 本章小结
4 辐照过程中的温度效应
4.1 球壳模型法
4.1.2 体系内温度分布
4.1.3 温度对熔化区域的影响
4.2 小立方体模型
4.2.1 模拟体系温度分布
4.2.2 PKA能量对熔化区域的影响
4.2.3 温度对熔化区域的影响
4.3 两种分析方法结果比较
4.3.1 体系内温度场分布
4.3.2 熔化区域体积
4.4 熔化区域分析
4.4.1 熔化区域密度分布
4.4.2 熔化区域径向分布函数
4.5 本章小结
5 晶界对辐照损伤的影响研究
5.1 构建晶界模型
5.2 晶界区域判定方法
5.2.1 能量法
5.2.3 配位数法
5.3 hcp-Ti晶界性质的分析
5.3.1 晶界能
5.3.2 晶界区域固有缺陷分析
5.4 hcp-Ti晶界与辐照诱发缺陷的交互作用
{7180}晶界体系辐照损伤研究"> 5.4.1 含Σ38<0001>{7180}晶界体系辐照损伤研究
{1120}晶界体系辐照损伤研究"> 5.4.2 含Σ2<0001>{1120}晶界体系辐照损伤研究
5.4.3 晶界对离位原子分布的影响
5.4.4 温度的影响
5.4.5 辐照前后晶界结构的变化
5.5 hcp-Ti多晶辐照损伤模拟
5.5.1 多晶模型建立
5.5.2 两种不同缺陷分析方法分析结果
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]垄断行业的效率、改革与规制重构——转型经济中的经验与教训研讨会观点综述[J]. 陈富良. 中国工业经济. 2009(12)
[2]450℃高能电子辐照对CLAM钢微观结构的影响[J]. 乔建生,黄依娜,肖鑫,万发荣. 北京科技大学学报. 2009(07)
博士论文
[1]锆合金的低周疲劳行为研究[D]. 李聪.四川大学 2003
硕士论文
[1]钛辐照损伤及晶界交互作用分子动力学研究[D]. 高晓.大连理工大学 2012
[2]金属铁和钒中离位级联碰撞的多尺度模拟研究[D]. 王宁.湖南大学 2011
本文编号：3495502
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 核能是国家能源发展的必然选择
1.1.2 核安全是核电发展的关键
1.2 辐照损伤研究现状
1.2.1 实验研究现状
1.2.2 模拟研究现状
1.3 辐照损伤基本概念
1.3.1 辐照损伤峰
1.3.2 离位阈能
1.3.3 级联碰撞
1.4 钛的辐照损伤
1.5 体系内的缺陷对辐照损伤的影响
1.6 本论文研究意义及内容
2 模拟及分析方法
2.1 分子动力学方法
2.1.1 分子动力学的基本原理
2.1.2 牛顿方程数值积分算法
2.1.3 初始体系
2.1.4 系综选择及实现方法
2.2 辐照损伤过程中分子动力学方法改进
2.2.1 模拟流程
2.2.2 势函数的选择
2.2.3 可变时间步长的应用
2.3 辐照诱发点缺陷判断方法
2.3.1 近邻分析法
2.3.2 晶格匹配法
2.4 硬件环境
2.5 本章小结
3 金属钛的级联碰撞模拟
3.1 模型建立
3.2 离位阈能
3.2.1 离位阈能判定方法
3.2.2 PKA速度方向对离位闽能的影响
3.2.3 温度对离位阈能的影响
3.3 离位原子
3.3.1 级联碰撞中离位原子演化过程
3.3.2 温度和PKA能量对离位原子的影响
3.4 温度对hcp-Ti辐照损伤的影响
3.4.1 对缺陷演化过程的影响
3.4.2 对稳定缺陷数的影响
3.4.3 对缺陷回复率的影响
3.5 缺陷团簇
3.5.1 温度和PKA能量对缺陷团簇的影响
3.5.2 空位团簇与间隙原子团簇分布区别
3.6 本章小结
4 辐照过程中的温度效应
4.1 球壳模型法
4.1.2 体系内温度分布
4.1.3 温度对熔化区域的影响
4.2 小立方体模型
4.2.1 模拟体系温度分布
4.2.2 PKA能量对熔化区域的影响
4.2.3 温度对熔化区域的影响
4.3 两种分析方法结果比较
4.3.1 体系内温度场分布
4.3.2 熔化区域体积
4.4 熔化区域分析
4.4.1 熔化区域密度分布
4.4.2 熔化区域径向分布函数
4.5 本章小结
5 晶界对辐照损伤的影响研究
5.1 构建晶界模型
5.2 晶界区域判定方法
5.2.1 能量法
5.2.3 配位数法
5.3 hcp-Ti晶界性质的分析
5.3.1 晶界能
5.3.2 晶界区域固有缺陷分析
5.4 hcp-Ti晶界与辐照诱发缺陷的交互作用
{7180}晶界体系辐照损伤研究"> 5.4.1 含Σ38<0001>{7180}晶界体系辐照损伤研究
{1120}晶界体系辐照损伤研究"> 5.4.2 含Σ2<0001>{1120}晶界体系辐照损伤研究
5.4.3 晶界对离位原子分布的影响
5.4.4 温度的影响
5.4.5 辐照前后晶界结构的变化
5.5 hcp-Ti多晶辐照损伤模拟
5.5.1 多晶模型建立
5.5.2 两种不同缺陷分析方法分析结果
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]垄断行业的效率、改革与规制重构——转型经济中的经验与教训研讨会观点综述[J]. 陈富良. 中国工业经济. 2009(12)
[2]450℃高能电子辐照对CLAM钢微观结构的影响[J]. 乔建生,黄依娜,肖鑫,万发荣. 北京科技大学学报. 2009(07)
博士论文
[1]锆合金的低周疲劳行为研究[D]. 李聪.四川大学 2003
硕士论文
[1]钛辐照损伤及晶界交互作用分子动力学研究[D]. 高晓.大连理工大学 2012
[2]金属铁和钒中离位级联碰撞的多尺度模拟研究[D]. 王宁.湖南大学 2011
本文编号：3495502
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3495502.html
