[發明專利]基于速率理論的鋯基合金中輻照硬化模擬方法及模型系統

有效

• 申請號: 202011371082.2
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112632839B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 信天緣;潘榮劍;何文;吳璐;伍曉勇;覃檢濤;張偉;王楨;方忠強;干宇文;蔣汀嵐;溫榜;張爍;江艷
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

1.基于速率理論的鋯基合金中輻照硬化模擬方法，其特征是，包括以下步驟：

S101：基于反應速率理論方法建立模擬位錯結構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輻照生長時的應變率計算模型；

S103：將獲取的材料參數作為數值模擬參數輸入至輻照生長時的應變率計算模型；

S104：通過輻照生長時的應變率計算模型依據數值模擬參數模擬計算輻照劑量對位錯環半徑、位錯密度、生長應變的影響關系；

S105：通過預構建的硬化程度計算模型依據模擬計算的影響關系計算得到點缺陷吸收阱引起的硬化值；

所述演化和輻照生長模型具體為：

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輻照，則根據NRT標準的劑量率計算：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是級聯中產生的Frenkel對數，Φ是總的粒子通量；

若在級聯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)；

在離位級聯中產生的間隙原子、空位分別以效率ε_i、ε_v團簇化，間隙原子的總量為：其中，表示每種間隙原子的濃度，c_v表示空位的濃度；

基于反應速率理論方法設定每種類型的間隙原子都是由相應類型的原子產生的，當原子離開相應位置時，級聯會產生空位；空位產生過程速率由損傷速率K定義，湮滅過程由點缺陷阱和擴散系數定義的速率描述；每種間隙原子均考慮復合過程，點缺陷的動力學方程如下：

其中，表示每種間隙原子的擴散系數，表示對應網絡位錯、位錯環、晶界和沉淀的吸收阱強度；

將間隙原子的吸收阱強度定義為表示在所有晶體學方向j的總和，考慮了網絡位錯密度間隙環和空位環的密度其中，分別表示對應的環半徑和環數密度；

與半徑λ_{n GB}在三個笛卡爾方向n＝(x，y，z)之一的晶界有關；

是尺寸為r_p和密度為Np的沉淀物的吸收阱強度；

表示引起點缺陷運動與位錯、環、晶界和相界面差異的偏差因子，α^{·}與相應的復合速率常數有關，計算公式具體為：

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

2.根據權利要求1所述的基于速率理論的鋯基合金中輻照硬化模擬方法，其特征是，所述偏差因子具體為：

偏差系數之間具有以下關系：表示基面上不形成間隙環；

若考慮晶界，則將Z_GB作為位錯環半徑的函數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環、晶界和界面的偏差因子是輻照過程中位錯環半徑增長的函數，而網絡位錯的偏差系數保持不變；

將代入考慮晶界的模型中，則位錯環的偏差系數取值具體為：

μ＝{i，υ}，Υ＝{I，V}

設定環的捕獲半徑是柏氏向量的對應值；是相應環半徑的衰減函數，通過引入限制取值；

則偏差系數取值為：

λ_{n GB}＝λ_GB

若Z_{n p}與Z_{n GB}具有相同的結構，則r_p代替λ_GB。