锆晶体孪晶缺陷对氢偏析影响的弹性复势分析

锆作为核反应堆包壳和堆芯结构材料,常工作在高温和水循环环境,电化学腐蚀产物进入基体内形成的氢化物对锆的强度和韧性都有显著影响.运用平面弹性复势方法对锆晶体中常见三种孪晶缺陷引起的应力场以及氢在锆中的应力辅助扩散进行建模与求解,以向错四极子模拟孪晶面缺陷,将浓度梯度和静水应力梯度控制的氢输运处理成非齐次拉普拉斯方程,分析孪生类型与厚长比对氢化物生长趋势的影响.结果显示:(1)在孪晶首尾端处均存一个氢原子高度集中区域,这种氢偏析区域相对于孪生呈对称分布,其中■孪晶因为晶格切变最大引起的氢偏析最强;(2)孪晶厚长比越大,孪晶尖端的氢浓度越高,越有利于氢化锆沉淀;(3)锆在加工成型中生成的孪晶面缺陷对氢化物形核和生长有显著的调控作用.