α-Fe中刃型位错和富MnNi析出物相互作用的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学方法对α-Fe中1/2〈111〉{110}刃型位错和富MnNi析出物的相互作用进行了系统性研究。发现体系的临界剪切应力随析出物尺寸的增加而增大,随温度的升高而降低。富MnNi析出物和位错相互作用的临界剪切应力大于纯Cu析出物的。对于2 nm和3 nm富MnNi析出物,Mn原子对位错滑移的影响作用大于Ni原子的,Mn原子倾向于聚集到位错段,起拖拽位错运动作用。4 nm富MnNi析出物出现了体心立方相转变为面心立方和密排六方相现象,进一步提高了析出物对位错滑移的阻碍作用。随着温度的升高,Mn原子对位错段的拖拽作用减弱、析出物的相变程度降低,导致富MnNi析出物对应的临界剪切应力降低,呈较显著的温度依赖性。总而言之,相比于纯Cu析出物,富MnNi析出物表现出对位错滑移更强的钉扎作用,增强了基体的辐照硬化程度。     

非均匀形核对辐照诱导钨内微结构演化行为影响的团簇动力学模拟

金属钨(W)及其合金作为未来聚变堆最具应用前景的面向等离子体结构材料(PFMs),其服役性能直接影响聚变堆长期服役的安全性,辐照诱导W及其合金内微结构演化导致的辐照脆化现象始终是限制其工程应用的关键因素。本文基于分子动力学计算结果,进一步完善了辐照诱导材料微结构演化行为的团簇动力学模型,采用更加完备的物理模型描述材料内辐照缺陷的产生行为,并进一步探讨了W基体内辐照缺陷产生过程对微结构演化行为的影响。模拟结果表明,高能初始离位原子(PKA)诱发级联碰撞直接产生的缺陷团簇是W内位错环、空洞演化中最重要的形核机制;非均匀形核所产生的间隙团簇的扩散行为对位错环的长大行为有重要影响,会导致位错环尺寸分布中出现亚尖峰与台阶状形貌。     

室温水溶液法制备 Cu2O 纳米颗粒及其光催化性能

以乙酸铜为铜源,β-环糊精为表面活性剂,NaOH为添加剂,KBH4为还原剂,在室温水溶液中制备了直径约为50 nm的Cu2O,对产物的组成、能隙、光催化性能进行了分析。研究表明:产物结晶性良好,粒径分布较均匀,且产率高;此外,该纳米Cu2O由于比表面积大,对甲基橙在30 min内的催化效率高达94.9%,甲基橙几乎全部被降解,显示出良好的催化活性。     

基于AKMC方法研究Mn对Cu团簇析出的影响

Cu团簇析出是影响FeCu合金体系安全服役的主要因素之一。本文基于原子动力学蒙特卡罗（AKMC）方法研究了热老化条件下,合金元素Mn对Fe-1.34at.%Cu-Xat.%Mn（X为0、0.27、1.2、3、5）合金中Cu团簇析出的影响。研究结果表明,随着体系中Mn含量的增加,析出形核的纳米级Cu团簇的数密度不断增加;Mn含量对形核Cu团簇的平均尺寸影响不大。团簇中主要成分为Cu;团簇中Mn含量随初始基体中Mn含量的增加而增加。合金元素的成团参与百分比决定了团簇平均尺寸。Cu-Vac复合体较强的扩散能力及其较远的扩散距离是造成Cu团簇析出的主要因素;而Mn的加入会抑制Cu-Vac复合体的可移动距离和可移动能力,从而提高Cu团簇的数密度。合金元素Mn的加入会影响形核Cu团簇的尺寸、数密度,从而影响Cu团簇引起的硬化效应。     

镧系裂变产物（La、Ce、Pr和Nd）在α-U表面偏析行为的第一原理研究 #br#

镧系裂变产物引起的燃料肿胀及包壳脆化是UZr金属燃料服役中的主要问题。其快速扩散通常借助于裂变气体释放通道,实验可观察到镧系裂变产物会在UZr金属燃料氙气泡处偏析。为理解裂变产物扩散机理及表面偏析现象,本文采用第一原理方法,对低温α-U中（100）、（112）、（001）、（021）、（110）、（010）表面的原子结构及形成能进行了研究,并讨论了常见镧系裂变产物La、Ce、Pr和Nd在不同表面的偏析行为。计算结果表明,（110）表面的形成能最低,为1.75 J/m²,（112）、（021）和（001）表面的形成能次之,为1.81~1.83 J/m²,（010）和（100）表面的形成能最高,分别为1.96 J/m²和2.04 J/m²。4种裂变产物在6种表面都表现出明显的偏析效应,对于同一种表面,其偏析驱动力排序为：La>Ce>Pr>Nd。对于同一种镧系裂变产物,偏析能随层间距的增加而减小。此外,采用Mc-Lean方程从热力学上评估了4种裂变产物在α-U表面的占据率,结果表明在服役温度范围内,4种镧系裂变产物均表现出明显的表面偏析。