GaN中质子辐照损伤的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学方法研究了GaN在质子辐照下的损伤。对不同能量（1~10 keV）初级离位原子（PKA）引起的级联碰撞进行了研究，分析了点缺陷与PKA能量的关系、点缺陷随时间的演化规律、点缺陷的空间分布及点缺陷团簇的尺寸特征。研究结果表明，点缺陷的产生与PKA能量呈线性关系，不同类型的点缺陷随时间演化规律相似，点缺陷多产生在PKA径迹旁，点缺陷团簇多为孤立的点缺陷和小团簇。     

P92钢表层纳米组织的热稳定性

本文通过表面纳米化处理(SMAT)在P92钢表层中形成纳米组织结构,研究了回火温度对表层纳米组织演化行为和析出行为的影响.结果表明:淬火态和回火态P92钢组织经过SMAT处理后沿深度方向依次是纳米层、剧烈变形层、最终过渡到正常组织.随后分别研究了淬火和回火态SMAT试样经不同温度回火后微观组织的再结晶及长大行为.经SMAT处理的铁素体纳米晶粒在550℃时仍能保持较好的纳米结构,甚至高达650℃时表层晶粒仍为纳米晶,当温度超过760℃时表层组织发生显著的再结晶和晶粒长大现象.纳米晶界能抑制淬火态P92钢在较低温度回火时M23C6碳化物的析出.纳米组织提高了高温回火过程中合金元素在铁素体中的扩散速率,加速了M23C6碳化物的长大过程.不同温度回火过程中SMAT纳米层中析出行为的变化将在本文中详细描述.     

辐照条件下空洞超点阵形成过程的相场模拟

钨（W）具有高熔点、高热导率和优异的抗辐照能力等优点,是未来聚变堆面向等离子体部件的重要候选材料。然而中子辐照后的纯W中会产生空洞超点阵,严重影响其服役性能。本文改进了辐照条件下纯W中空洞超点阵形成过程的相场模型,采用更合理的体系总自由能函数表达形式,且考虑了空间与时间上随机分布的辐照点缺陷的产生。模拟结果表明：辐照过程中,间隙原子的定向扩散及其与空位的相互作用是空洞超点阵形成的主要原因;间隙原子沿不同方向的定向扩散形成了不同类型的空洞点阵;点阵中空洞的排列会随模拟时间的延长变得有序,空洞尺寸也会变得基本一致,而空洞形状并非标准的圆形,模拟结果与实验结果基本一致。     

UO2烧结过程的相场模拟

利用相场模型对UO_2陶瓷粉末的烧结过程进行了模拟。在修正的相场模型中,不仅考虑了表面扩散、晶界扩散和晶格扩散3种各向异性的扩散机制对烧结组织形貌和烧结动力学的影响,而且考虑了不同陶瓷颗粒之间的界面能对烧结形貌的影响。基于实验条件和热力学物性参数,对UO_2陶瓷粉末在2000 K的烧结过程进行了模拟。模拟结果显示:初始形貌为圆形的陶瓷粉末有利于烧结过程的进行;烧结过程中存在大晶粒吞噬小晶粒的现象;晶界扩散机制是UO_2烧结过程中的主导机制;晶界能的改变导致晶界与相界之间的平衡二面角发生改变。在此基础上,模拟了多晶UO_2陶瓷粉末的烧结过程,模拟结果与实验结果吻合较好。     

钨/铜界面处氢原子与空位相互作用的第一性原理计算

钨/铜界面是聚变堆偏滤器的重要连接界面,在高热流密度和强中子辐照下会成为氢同位素渗透滞留的高速通道和捕获陷阱。本文利用第一性原理方法研究了钨/铜界面处氢原子与点缺陷的相互作用,考察了氢原子的滞留行为和空位在界面处的形成行为,分析了氢原子的优先占据位置及氢原子与空位的作用机理。结果表明：在钨/铜界面中,氢原子稳定存在于钨/铜界面中间及铜晶格中;对于空位,界面附近的铜空位不稳定,会自发移动到钨/铜界面的顶端表面,而钨空位相对稳定存在;相比于铜空位,钨空位吸引氢原子的能力更强。氢原子的存在会抑制铜空位的迁移现象,从而可能形成氢泡。     

纯铜动态再结晶的三维元胞自动机模拟

用三维元胞自动机法(CA法)模拟纯铜在400℃以0.0005s~(-1)的应变率发生动态再结晶(DRX)的过程.给出了母相和再结晶晶粒的平均位错密度随着应变量的变化规律;根据平均位错密度的变化研究了纯铜动态再结晶中形核、长大、动态回复和加工硬化等过程.模拟了纯铜动态再结晶过程中的应力.应变曲线及平均晶粒尺寸的变化规律,模拟结果与文献中的试验结果吻合较好.     

Fe-13Cr-5Ni马氏体不锈钢在连续加热过程中两相区的奥氏体生长行为

通过光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪以及显微硬度仪研究Fe-13Cr-5Ni马氏体不锈钢在加热过程中的组织转变行为.结果表明,Fe-13Cr-5Ni钢在10℃·s-1的加热速率下,加热至奥氏体单相区,冷却至室温后具有明显的“组织遗传冶现象.奥氏体以“针状冶形式在马氏体板条界处形核并沿着马氏体板条界长大,与母相间保持Kurdjumov-Sachs （K-S）位向关系.加热至两相区不同温度然后淬火至室温,奥氏体的量随两相区保温温度的升高先增加再减少,650℃时对应室温下残余奥氏体的极大值,并且这一变化趋势与试样显微硬度测试结果所得结论一致.      

Al-Li合金弯曲过程中微观组织结构演变与应变集中的DIC/EBSD耦合分析

本文通过SEM、EBSD和DIC相结合的方法对2060-T8铝合金在弯曲变形过程中微观组织结构进行表征并对其损伤机制进行了研究。文章基于DIC和EBSD准原位技术,发展了一种以弥散分布的铜粉末为标记点的同一区域应变测量和微观结构表征技术。实验结果显示合金在弯曲过程中形成了宏观剪切带且裂纹的扩展也是沿着宏观剪切带进行,造成这种现象的原因是由于在形变过程中在宏观剪切带上由于产生了大量的小角晶界,而裂纹沿此方向进行扩展所需的能量是最小的。