原子模拟金属锆中点缺陷行为

摘要

锆合金广泛用于核工业,在辐照条件下,会产生形状和构型相对复杂的点缺陷团簇,并直接影响材料的物理性能.尽管已有大量针对锆的缺陷行为研究,但基于高通量原子构型搜索,并结合蒙特卡洛模拟实现具有原子分辨率的宏观尺度下的点缺陷行为研究,目前相关工作还比较少.采用激发弛豫算法(体系从一个局部能量最低值移动到相邻的另一个局部能量最低值的过程)给出了不同尺寸空位团簇、间隙团簇的稳定和亚稳定构型,通过计算这些构型的形成能、结合能和激发能等关键参数,确定不同尺寸下的能量最低构型,发现中小数目的空位团簇和间隙团簇的稳定构型的分布存在共性,并且中等数目的团簇构型由小数目的原醋构型构成等规律,这些规律揭示了金属锆中点缺陷的形成演化规律及其稳定构型的分布特征.