Fe-C合金中辐照缺陷特征的剂量率效应计算模拟

摘要

目的尝试采用计算模拟方法探究剂量率对辐照微结构特征的影响,探究常温辐照下剂量率效应的机理。方法采用动力学蒙特卡罗(OKMC)方法,结合近些年第一性原理和分子动力学的计算参数,研究了常温下铁-碳体系中辐照缺陷随剂量率的变化特征。结果在较低的剂量范围(<0.01 dpa)内,间隙型位错环的密度随剂量率的增加而增加;但在较高的剂量范围内,高剂量率辐照呈现较低的间隙型位错环密度、较大的缺陷尺寸。通过比较不同剂量率下的位错线对点缺陷的吸收数目,把剂量率在不同剂量范围内的特征归结于位错吸收与缺陷复合之间的竞争。结论在较低的剂量范围内,位错吸收具有重要影响,随着剂量率的增加,位错吸收的缺陷数目显著减少;而在较高的剂量范围内,基体中间隙-空位缺陷的复合随剂量率的增加而显著增加,以至于高剂量率辐照可能产生较低的辐照硬化。文中的工作对理解剂量率效应的机理提供了一定的科学依据,为离子束模拟中子辐照提供了一定的科学参考。