[發(fā)明專利]輻照下鋯基合金中位錯(cuò)環(huán)半徑動(dòng)力學(xué)模擬方法及模型系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011371063.X
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN112507539B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳璐;張偉;信天緣;何文;伍曉勇;潘榮劍;覃檢濤;滕常青;方忠強(qiáng);楊帆;溫榜;毛建軍;張爍;宋小蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F17/11;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

1.輻照下鋯基合金中位錯(cuò)環(huán)半徑動(dòng)力學(xué)模擬方法，其特征是，包括以下步驟：

S101：基于反應(yīng)速率理論方法建立模擬位錯(cuò)結(jié)構(gòu)的演化和輻照生長模型；

S102：建立基于演化和輻照生長模型的位錯(cuò)環(huán)半徑動(dòng)力學(xué)模型；

S103：將獲取的材料參數(shù)作為數(shù)值模擬參數(shù)輸入至位錯(cuò)環(huán)半徑動(dòng)力學(xué)模型；

S104：位錯(cuò)環(huán)半徑動(dòng)力學(xué)模型根據(jù)數(shù)值模擬參數(shù)模擬計(jì)算位錯(cuò)環(huán)半徑與合金元素含量、晶粒尺寸、溫度、劑量率的依賴關(guān)系；

所述演化和輻照生長模型建立具體為：

二元鋯基合金中A、B兩種原子的濃度分別為c_A、c_B，c_A、c_B服從守恒定律c_A+c_B＝1；

若鋯基合金受到持續(xù)輻照，則根據(jù)NRT標(biāo)準(zhǔn)的劑量率計(jì)算：K_NRT≈σ_dv_FPΦ；其中，K_NRT是輻照劑量率；σ_d是中子橫截面，v_FP是級(jí)聯(lián)中產(chǎn)生的Frenkel對數(shù)，Φ是總的粒子通量；

若在級(jí)聯(lián)中存在部分重組的缺陷∈r，則以最短表示法表示損傷速率K：K＝K_NRT(1-∈r)；

在級(jí)聯(lián)中產(chǎn)生的間隙原子、空位分別以效率ε_i、ε_v團(tuán)簇化，間隙原子的總量為：

基于反應(yīng)速率理論方法設(shè)定每種類型的間隙原子都是由相應(yīng)類型的原子產(chǎn)生的，當(dāng)原子離開相應(yīng)位置時(shí)，級(jí)聯(lián)會(huì)產(chǎn)生空位；空位產(chǎn)生過程速率由損傷速率K定義，湮滅過程由點(diǎn)缺陷阱和擴(kuò)散系數(shù)定義的速率描述；每種間隙原子均考慮復(fù)合過程，點(diǎn)缺陷的動(dòng)力學(xué)方程如下：

其中，表示每種間隙原子的擴(kuò)散系數(shù)，表示對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)位錯(cuò)、位錯(cuò)環(huán)、晶界和沉淀的吸收阱強(qiáng)度；其中，表示每種間隙原子的濃度，c_v表示空位的濃度；

將間隙原子的吸收阱強(qiáng)度定義為表示在所有晶體學(xué)方向j的總和，考慮了網(wǎng)絡(luò)位錯(cuò)密度間隙環(huán)和空位環(huán)的密度其中，分別表示對應(yīng)的環(huán)半徑和環(huán)數(shù)密度；

與半徑λ_{n GB}在三個(gè)笛卡爾方向n＝(x，y，z)之一的晶界有關(guān)；

是尺寸為r_p和密度為Np的沉淀物的吸收阱強(qiáng)度；

表示引起點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)與位錯(cuò)、環(huán)、晶界和相界面差異的偏差系數(shù)，α^{·}與相應(yīng)的復(fù)合速率常數(shù)有關(guān)，計(jì)算公式具體為：

其中，與捕獲半徑有關(guān)；a^A，B是由合金成分定義的有效晶格參數(shù)；與每個(gè)相中的空位擴(kuò)散率有關(guān)；Ω^A，B是相應(yīng)的原子體積；若晶格失配足夠小，則將并且假設(shè)

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻照下鋯基合金中位錯(cuò)環(huán)半徑動(dòng)力學(xué) 模擬方法，其特征是，所述偏差系數(shù)具體為：

偏差系數(shù)之間具有以下關(guān)系：表示基面上不形成間隙環(huán)；

若考慮晶界，則將Z_GB作為位錯(cuò)環(huán)半徑的函數(shù)來描述多晶鋯合金的輻照生長和蠕變；至少有空位和間隙型的位錯(cuò)環(huán)、晶界和界面的偏差系數(shù)是輻照過程中位錯(cuò)環(huán)半徑增長的函數(shù)，而網(wǎng)絡(luò)位錯(cuò)的偏差系數(shù)保持不變；

將代入考慮晶界的模型中，則位錯(cuò)環(huán)的偏差系數(shù)取值具體為：

μ＝{i，v}，Υ＝{I，V}

設(shè)定環(huán)的捕獲半徑是柏氏向量的對應(yīng)值；是相應(yīng)環(huán)半徑的衰減函數(shù)，通過引入限制取值；

則偏差系數(shù)取值為：

λ_{n GB}＝λ_GB

若Z_{n p}與Z_{n GB}具有相同的結(jié)構(gòu)，則r_p代替λ_GB。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輻照下鋯基合金中位錯(cuò)環(huán)半徑動(dòng)力學(xué)模擬方法，其特征是，所述二元鋯基合金中，通過組合兩個(gè)間隙原子的方程得到描述間隙原子和空位總量動(dòng)態(tài)的簡化體系，具體為：

設(shè)定A組分是主元，則B組分是次元；在平均場近似中，合金成分的平均濃度為則

間隙原子遵循點(diǎn)缺陷之和的定律關(guān)系：

將兩個(gè)間隙原子的方程組合得到以下的簡化體系：

其中，是空位的位錯(cuò)吸收阱強(qiáng)度，