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铝中小空位团簇稳定性的第一性原理研究
1
作者 苏恬莉 孔祥山 +2 位作者 陈良 赵国群 张存生 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期724-736,共13页
空位团簇是铝合金中最常见的缺陷之一。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究铝中孔洞、层错四面体(SFT)和{111}平面上的空位板等小空位团簇的能量学,发现文献报道的单空位形成能的显著差异主要与它们所使用的交换相关泛函数有关,... 空位团簇是铝合金中最常见的缺陷之一。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究铝中孔洞、层错四面体(SFT)和{111}平面上的空位板等小空位团簇的能量学,发现文献报道的单空位形成能的显著差异主要与它们所使用的交换相关泛函数有关,LDA是Al中单空位形成能最可靠的近似,其次是PBE、PBEsol、PW91和AM05。本文结果证实Al中的双空位在能量上是不稳定的。此外,任何结构中小于5的空位团簇相对于相应数量的孤立单空位都是不稳定的。SFT是大多数小空位团簇中最稳定的结构,其次是孔洞和空位板。这些结果有助于理解实验观测到的铝中空位团簇的尺寸分布。 展开更多
关键词 第一性原理 铝 单空位 双空位 空位团簇 层错四面体 空位板
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原子模拟钛中微孔洞的结构及其失效行为 被引量：2
2
作者 何燕 周刚 +3 位作者 刘艳侠 王皞 徐东生 杨锐 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期21-27,共7页
六角金属由于其各向异性等特点,在塑性变形等过程中容易产生形状和构型都相对复杂的点缺陷团簇.这些团簇之间及其与运动位错等缺陷的相互作用直接影响材料的物理和力学性能.然而对相关问题的原子尺度、尤其是空位团簇的演化和微孔洞的... 六角金属由于其各向异性等特点,在塑性变形等过程中容易产生形状和构型都相对复杂的点缺陷团簇.这些团簇之间及其与运动位错等缺陷的相互作用直接影响材料的物理和力学性能.然而对相关问题的原子尺度、尤其是空位团簇的演化和微孔洞的形成乃至裂纹形核扩展等的理解还不全面.本文采用激发弛豫算法结合第一原理及原子间作用势,系统考察了钛中的空位团簇构型及不同构型间的相互转变,给出了不同尺寸空位团簇的稳定和亚稳构型、空位团簇合并分解和迁移的激发能垒等关键参数,发现较小的空位团簇形成稳定构型,较大的空位团簇呈现出空间对称分布趋势进而形成微孔洞;采用高通量分子动力学模拟系统研究了不同尺寸的空位团簇在拉应力作用下对变形过程的影响,发现这些空位团簇可以形成层错,并对微裂纹的形核产生影响. 展开更多
关键词 原子模拟 力学性能 空位团簇 裂纹
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原子模拟金属锆中点缺陷行为 被引量：1
3
作者 邓玉福 王钰鑫 +2 位作者 何燕 王皞 徐东生 《沈阳师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2018年第4期295-300,共6页
锆合金广泛用于核工业,在辐照条件下,会产生形状和构型相对复杂的点缺陷团簇,并直接影响材料的物理性能。尽管已有大量针对锆的缺陷行为研究,但基于高通量原子构型搜索,并结合蒙特卡洛模拟实现具有原子分辨率的宏观尺度下的点缺陷行为研... 锆合金广泛用于核工业,在辐照条件下,会产生形状和构型相对复杂的点缺陷团簇,并直接影响材料的物理性能。尽管已有大量针对锆的缺陷行为研究,但基于高通量原子构型搜索,并结合蒙特卡洛模拟实现具有原子分辨率的宏观尺度下的点缺陷行为研究,目前相关工作还比较少。采用激发弛豫算法(体系从一个局部能量最低值移动到相邻的另一个局部能量最低值的过程)给出了不同尺寸空位团簇、间隙团簇的稳定和亚稳定构型,通过计算这些构型的形成能、结合能和激发能等关键参数,确定不同尺寸下的能量最低构型,发现中小数目的空位团簇和间隙团簇的稳定构型的分布存在共性,并且中等数目的团簇构型由小数目的原醋构型构成等规律,这些规律揭示了金属锆中点缺陷的形成演化规律及其稳定构型的分布特征。 展开更多
关键词 原子模拟 金属锆 空位团簇 间隙团簇
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金属铁中空位团簇演化行为的相场研究 被引量：1
4
作者 梁林云 吕广宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第18期122-131,共10页
构建了一个定量化的相场模型,用于研究金属铁(Fe)中空位团簇的演化行为.基于理想气体自由能函数构造了体系的总能量,并给出了将相场模型中的计算参数与实验数据相结合的方法.此相场模型能够定量描述空位团簇在金属Fe中生长和粗化的过程... 构建了一个定量化的相场模型,用于研究金属铁(Fe)中空位团簇的演化行为.基于理想气体自由能函数构造了体系的总能量,并给出了将相场模型中的计算参数与实验数据相结合的方法.此相场模型能够定量描述空位团簇在金属Fe中生长和粗化的过程以及晶界对于空位团簇演化过程的影响.这些结果为进一步研究金属Fe中氢/氦等杂质原子与空位之间的相互作用及其演化行为提供了途径. 展开更多
关键词 铁 空位团簇 演化 相场方法
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钨中空位及其团簇的能量学和动力学性质参数
5
作者 孔祥山 刘长松 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期26-35,共10页
在总结前人钨中空位及其团簇的能量学和动力学行为的研究成果基础上,采用第一性原理方法系统计算了钨中空位及其团簇的结合能和扩散能垒。研究发现,交换关联泛函PW91和PBE较PBEsol、AM05和LDA更适合用于计算钨空位的能量学性质。基于第... 在总结前人钨中空位及其团簇的能量学和动力学行为的研究成果基础上,采用第一性原理方法系统计算了钨中空位及其团簇的结合能和扩散能垒。研究发现,交换关联泛函PW91和PBE较PBEsol、AM05和LDA更适合用于计算钨空位的能量学性质。基于第一性原理计算结果对文献中单空位形成能、双空位作用性质等争议性问题进行了讨论,并对钨经验势进行了评估。研究结果表明,钨中孤立单空位间总是相互排斥,而空位团簇(Vn>3)对单空位具有很强的吸引作用,其结合能随着所含空位个数增多呈现波动性增大的趋势。空位团簇稳定结构可通过最小化Wigner-Seitz表面积来确定,其结合能与Vn与Vn-1之间的Wigner-Seitz面积之差呈正比。 展开更多
关键词 钨 空位团簇 结合能 扩散能垒 第一性原理计算
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面心立方铜中小空位团簇结构及稳定性的讨论
6
作者 宋祥磊 张晓军 《中国西部科技》 2007年第16期11-13,共2页
本文应用改进分析型嵌入原子法讨论了面心立方铜中密排面上四个三空位和二十个四空位的可能构形及稳定性。表明:一个三空位和六个四空位松弛后构形发生塌陷;从能量最小化观点得出,三空位以四个位于顶点空位和一个位于中心的间隙原子构... 本文应用改进分析型嵌入原子法讨论了面心立方铜中密排面上四个三空位和二十个四空位的可能构形及稳定性。表明:一个三空位和六个四空位松弛后构形发生塌陷;从能量最小化观点得出,三空位以四个位于顶点空位和一个位于中心的间隙原子构成的正四面体的构形存在,四空位以六个住于顶点的空位包围着两个间隙原子构成的八面体的构形存在;形成能随空位数目的增加而增加,但稳定构形空位中平均一个空位的形成能随空位数目的增加而减小。 展开更多
关键词 铜 空位团簇 稳定性 嵌入原子法
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Ag-Cu离子注入SiO_2玻璃后形成纳米颗粒的研究 被引量：4
7
作者 肖湘衡 蒋昌忠 +1 位作者 任峰 付强 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1555-1557,共3页
Ag、Cu离子经200和110keV加速后分别以5×1016和1.5×1017ions/cm2的剂量在室温下先后注入到非晶SiO2玻璃中。注入后样品的光学吸收谱显示两个吸收峰,其峰位为407和569nm,分别对应单独Ag和单独Cu纳米颗粒的等离子体共振吸收峰,... Ag、Cu离子经200和110keV加速后分别以5×1016和1.5×1017ions/cm2的剂量在室温下先后注入到非晶SiO2玻璃中。注入后样品的光学吸收谱显示两个吸收峰,其峰位为407和569nm,分别对应单独Ag和单独Cu纳米颗粒的等离子体共振吸收峰,样品在还原-保护气氛下退火后吸收峰峰强明显增加。样品的透射电镜选区电子衍射花样含有Ag、Cu两套衍射环,透射电镜的明场像观察到大量的纳米颗粒呈现出中心亮斑特征。在样品倾转过程中,中心亮斑特征依然存在,证实这种现象是离子辐照产生的纳米空位团簇。扫描透射电子显微镜高角环形暗场像进一步证实了这一点。综上所述,样品中形成了单Ag和单Cu包裹空位团簇的纳米颗粒。 展开更多
关键词 离子注入 纳米颗粒 表面等离子体共振吸收 纳米空位团簇
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FeCuMnNi合金体系中溶质-空位团簇的原子尺度研究
8
作者 赵永鹏 贺新福 +1 位作者 王东杰 杨文 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1857-1868,共12页
反应堆压力容器(reactor pressure vessel,RPV)是核反应堆中不可更换的关键部件,辐照脆化是影响其安全运行的主要因素。溶质缺陷团簇是中子辐照后RPV钢中的主要微观缺陷,研究其形核长大机制有助于理解RPV钢的辐照损伤行为。本文采用Metr... 反应堆压力容器(reactor pressure vessel,RPV)是核反应堆中不可更换的关键部件,辐照脆化是影响其安全运行的主要因素。溶质缺陷团簇是中子辐照后RPV钢中的主要微观缺陷,研究其形核长大机制有助于理解RPV钢的辐照损伤行为。本文采用Metropolis蒙特卡罗方法模拟得到FeCuMnNi合金体系中溶质-空位团簇的稳定构型,结合分子静力学方法从原子尺度研究溶质原子与空位团簇的作用机理,分析探讨溶质-空位团簇的形核长大机制。结果表明,在FeCuMnNi合金体系中,Cu原子相较于Mn、Ni会优先在空位团簇表面偏析,形成的溶质-空位团簇为球形壳层结构;Mn会促进溶质-空位团簇的长大,而Ni对于溶质-空位团簇尺寸的影响很小,Mn、Ni存在协同效应,会促进溶质-空位团簇的形核长大;溶质-空位团簇中溶质原子的结构和能量存在相关关系,空位团簇可直接改变其附近溶质原子的结构,导致内层溶质原子能量显著高于外层原子,长大过程逐渐由空位团簇主导转变为外层溶质原子主导。以上结果有助于理解中子辐照后RPV钢中微观缺陷的形成和演化行为,推动RPV钢辐照脆化行为的模拟预测。 展开更多
关键词 FeCuMnNi合金体系 溶质-空位团簇 Metropolis蒙特卡罗 分子静力学
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γ-Fe中点缺陷与氦-空位团簇的形成能 被引量：2
9
作者 余勇 潘晓霞 戎咏华 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期1-5,共5页
利用分子静力学计算了γ-Fe中的空位(V)、自间隙原子(SIA)、间隙氦原子(HeI)和氦-空位(He-V)团簇的形成能．Fe-Fe,Fe-He和He-He原子间相互作用分别用修正嵌入原子法(MEAM)、Wilson-Johnson势和Beck势来描述．计算结果表明, SIA<100&... 利用分子静力学计算了γ-Fe中的空位(V)、自间隙原子(SIA)、间隙氦原子(HeI)和氦-空位(He-V)团簇的形成能．Fe-Fe,Fe-He和He-He原子间相互作用分别用修正嵌入原子法(MEAM)、Wilson-Johnson势和Beck势来描述．计算结果表明, SIA<100>形成能远小于α-Fe中的SIA<11O>形成能,HeI在γ-Fe中的四面体间隙位最隐定.团簇HenV0,HenV1,HenV2和HenV3中的He原子数n分别达到2,5,9和11时即可形成Frenkel对来实现自捕陷,实现自捕陷时的He／V个数比不是定值,且随空位数的增加有逐渐下降趋势． 展开更多
关键词 γ-Fe 点缺陷 形成能 氦-空位团簇 自捕陷
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氦团簇及氦间隙原子在钨中的稳定性研究
10
作者 周良付 张婧 +3 位作者 何文豪 苏雪 杨冬燕 李玉红 《原子核物理评论》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期256-260,共5页
首先采用分子动力学方法研究了在钨中预存氦-空位团簇(HenV22)后氦原子结合能与氦-空位比的关系。研究发现:当氦-空位比小于4.5时,氦原子结合能随氦-空位比呈线性减小趋势;当氦-空位比大于4.5时,氦原子的结合能随氦-空位比出现剧烈振荡... 首先采用分子动力学方法研究了在钨中预存氦-空位团簇(HenV22)后氦原子结合能与氦-空位比的关系。研究发现:当氦-空位比小于4.5时,氦原子结合能随氦-空位比呈线性减小趋势;当氦-空位比大于4.5时,氦原子的结合能随氦-空位比出现剧烈振荡的现象,这种现象是由于钨中预存氦-空位团簇随机挤出位错环使体系能量骤降所导致的。与此同时,氦-空位团簇周围出现了一些处于亚稳态的fcc结构和hcp结构的钨。为了研究氦团簇周围压强对钨基体相变的影响,本文利用第一性原理对钨的三种结构进行了高压相变计算,发现静水压力不能使钨的三种结构互相转变。另外,通过对bcc钨和fcc钨中四面体间隙氦原子和八面体间隙氦原子电荷密度差的计算,发现bcc钨中四面体间隙氦原子的稳定性高于八面体间隙氦原子的稳定性,而在fcc钨中四面体间隙氦原子的稳定性弱于八面体间隙氦原子的稳定性。 展开更多
关键词 氦-空位团簇 结合能 间隙氦原子 分子动力学模拟 第一性原理
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