锆中层错金字塔与点缺陷的相互作用研究

锆及其合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性能、极小的热中子吸收截面,被用作核燃料包壳材料.在辐照环境中,锆合金内部产生大量的辐照缺陷,严重降低其力学性能和服役寿命.本文运用分子动力学方法研究了锆中层错金字塔与点缺陷(间隙原子、空位)的相互作用,发现当温度为0K和300K时层错金字塔只能吸收间隙原子;当温度为600 K时层错金字塔可以同时吸收间隙原子和空位.为了解释此现象,本文计算了间隙原子/空位与层错金字塔的结合能,结果表明结合能与点缺陷的类型/位置有关:间隙原子的结合能远大于空位结合能,故间隙原子更易于被吸收;同时距离层错金字塔越近,结合能越大,两种点缺陷也更易于被吸收.本文的模拟成果有助于学界认识锆中辐照缺陷的长大机制,为锆合金的抗辐照设计提供理论指导.