Cr/W合金元素在α-Fe晶界上偏析热力学行为研究

TL341; 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....

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Published in原子能科学技术 Vol. 57; no. z1; pp. 189 - 198
Main Authors 赵宏睿, 曹金利, 王瑾, 贾丽霞, 豆艳坤, 潘才富, 贺新福
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所,北京 102413 20.07.2023
Subjects
溶质元素
晶界偏析
grain boundary segregation
分子动力学
solute element
对称倾侧晶界
molecular dynamics
symmetric tilt grain boundary
RAFM钢
RAFM steel
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ISSN1000-6931
DOI10.7538/yzk.2023.youxian.0217

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Summary:TL341; 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.
ISSN:1000-6931
DOI:10.7538/yzk.2023.youxian.0217