Cr/W合金元素在α-Fe晶界上偏析热力学行为研究

摘要：

低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢是聚变堆的候选结构材料,溶质元素在晶界上的偏析行为会引起材料晶界强化或弱化(脆化),因此研究溶质元素的晶界偏析行为对RAFM钢的研发和性能预测具有重要意义.本文采用分子动力学方法和Metropolis蒙特卡罗方法,研究了 300～800 K下不同模拟合金(FeW、FeCrW)中Cr/W元素在晶界上的偏析行为,讨论了空位、温度对合金元素在晶界偏析的热力学影响以及W和Cr元素在晶界偏析上的耦合作用.计算结果表明:在FeW模型合金中,W元素会在晶界附近出现明显的富集现象;在FeCrW模型合金中,未观察到W元素在晶界处富集,Cr元素会在大部分晶界处富集.因此,Cr元素会抑制W在晶界处富集,主要原因是Cr与W之间的排斥作用.此外,研究表明,空位对Cr和W在晶界上的偏析行为无明显影响,而随着温度的升高,溶质元素在晶界上的偏析程度逐渐减弱.

关键词：RAFM钢、对称倾侧晶界、溶质元素、晶界偏析、分子动力学

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分类号：TL341(核反应堆工程)

资助基金：国家磁约束核聚变能发展研究专项;国家磁约束核聚变能发展研究专项;中核集团青年英才项目;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-11-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：189-198