ODS鋼中氧化物/鐵素體界面捕氫行為的第一原理研究

ODS鋼中氧化物/鐵素體界面捕氫行為的第一原理研究First-Principles Study of Hydrogen Behaviors at Oxide/Ferrite Interface in Ods Steels

鐵素體ODS鋼被認為是下一代先進核能系統(tǒng)用結構材料，其主要特點是基體包含大量彌散分布的Y-Ti-O納米析出相，析出相與基體間界面結構還能通過捕獲H、He來抑制輻照空洞和腫脹。本文通過第一原理計算系統(tǒng)研究了該類ODS鋼中H原子在氧化物析出相Y2TiO5和Y2Ti2O7的間隙占位能；計算了氫在Y2Ti2O7/BCC-Fe界面占位能，分析發(fā)現(xiàn)這些H原子占位均容易固溶在間隙電荷密度較高的間隙位置。計算也進一步揭示，在界面處Fe空位更容易形成；H原子傾向于占據Y2Ti2O7/BCC-Fe界面中Fe相一側，而He原子則容易占據氧化物一則，這表明在ODS鋼中H原子會優(yōu)先被氧化物沉淀相與基體間界面所吸收。ODS鋼中彌散析出的大量納米氧化物與基體間界面結構，客觀上實現(xiàn)H原子的有效分散，并能夠將氫團簇穩(wěn)定在更細小的尺度；而且界面氫團簇在長大過程中會吸收大量的H原子和空位，可能以此作為輻照離位損傷缺陷的自愈合點，從而使ODS鋼擁有優(yōu)越的耐輻照損傷性能。同時，計算也嘗試解釋H-He雙粒子輻照對ODS鋼輻照空洞產生存在協(xié)同效應的實驗結果。

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