氮元素對(duì)奧氏體不銹鋼耐輻照性能的影響.pdf

1、含氮不銹鋼具有耐磨、耐蝕等性能，在核結(jié)構(gòu)材料方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值。然而在高劑量(＞70 dpa)的輻照過程中，含氮的奧氏體不銹鋼表現(xiàn)出明顯的輻照腫脹傾向。前人研究表明低輻照強(qiáng)度(5 dpa)下增加氮濃度會(huì)提升奧氏體不銹鋼的輻照腫脹性能，但結(jié)果不足以說明其機(jī)制。輻照腫脹是空位聚集長(zhǎng)大的宏觀表現(xiàn)，而氮元素可與空位發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，因此研究氮元素與空位的相互作用及其團(tuán)簇演化的規(guī)律對(duì)理解氮元素提升奧氏體不銹鋼耐輻照性能的機(jī)制具有重要意義。

2、r>　　本論文采用第一性原理計(jì)算方法研究面心立方鐵基體中氮與空位相互作用形成團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)特征及結(jié)構(gòu)演化規(guī)律。首先本論文研究了空位周圍氮元素的穩(wěn)定位置，發(fā)現(xiàn)氮在空位附近最近鄰的八面體間隙位置最穩(wěn)定。其次研究了單空位俘獲氮的數(shù)量上限，結(jié)果表明單空位最多可以俘獲2個(gè)氮原子，且位于[100]或[010]方向的對(duì)位氮原子最穩(wěn)定。隨后研究了多空位多氮結(jié)合形成的團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定團(tuán)簇分為兩種類型，一種是在[110]面上延伸的帶狀團(tuán)簇，隨團(tuán)簇中空位與氮

3、數(shù)量的增加，其空位與氮的數(shù)量比趨于1，另一種是在[001]面上延伸的帶狀團(tuán)簇，其空位與氮的數(shù)量比為2。進(jìn)一步分析團(tuán)簇對(duì)其它缺陷（氮，空位及其它空位與氮形成的團(tuán)簇）的作用，發(fā)現(xiàn)氮對(duì)空位的演化的影響具有兩面性。當(dāng)?shù)坎蛔阋孕纬煞€(wěn)定團(tuán)簇時(shí)，由于氮降低空位之間的結(jié)合能，空位具有更大的長(zhǎng)大傾向，此時(shí)氮元素會(huì)增加奧氏體不銹鋼的輻照腫脹傾向。當(dāng)?shù)孔阋孕纬煞€(wěn)定團(tuán)簇時(shí)，氮包圍空位團(tuán)簇分布，一方面阻礙空位團(tuán)簇吸收空位繼續(xù)長(zhǎng)大，有穩(wěn)定空位團(tuán)簇的作用;另