低活化鋼中子輻照后氦泡硬化機理的分子動力學研究.pdf

1、作為未來聚變反應堆的主要候選結構材料之一的低活化鐵素體/馬氏體鋼受到高能中子輻照后發(fā)生（n，α）反應引入大量的氦原子。結構鋼中的氦原子很容易聚集而形成納米尺度的氦泡。氦泡會阻礙位錯滑移，嚴重影響結構鋼的力學性能。由于通過實驗手段研究輻照過程中氦泡與位錯相互作用的微觀過程十分困難，因此，采用原子尺度的模擬方法研究α-Fe中刃位錯與氦泡的微觀作用機制很有必要。本論文基于周期性位錯陣列模型，利用分子動力學方法研究了低活化鋼中子輻照后氦泡導致硬

2、化的微觀機理，重點研究了輻照溫度和常溫下氦空位比例對位錯與氦泡作用機制影響的差異性。
　　輻照高溫下位錯與氦泡作用時，當氦空位比例在0到1之間變化時，氦空位比例對臨界剪切應力影響較弱，有先增大后減小的趨勢，He/V=0.5的氦泡釘扎位錯能力最強;隨著氦空位比例進一步升高，在一定的氦空位比例范圍內(nèi)，氦泡中氦原子的數(shù)量對位錯的攀移難易程度有很大的影響，氦泡內(nèi)氦原子數(shù)量的增加可以促進位錯的攀移，臨界剪切應力隨之減小;當氦空位比例增大到最

3、大值時，氦泡與位錯作用機制改變出現(xiàn)排斥機制，引起臨界剪切應力上升。常溫時位錯與氦泡作用時，臨界剪切應力隨氦空位比例的變化關系在氦空位比例較低時與輻照溫度下的變化規(guī)律一致，但在氦空位比例接近踢出位錯環(huán)的濃度時，1 nm氦泡和2nm氦泡同樣出現(xiàn)了排斥機制，可能由于氦泡冷凍常溫的影響，臨界剪切應力的變化規(guī)律不一致，原因還有待進一步研究。
　　位錯與氦泡的排斥機制是指當氦泡的氦空位比例接近氦泡踢出位錯環(huán)的氦濃度，氦泡嚴重超壓，與位錯接觸瞬